设计师必须知道的3D打印设计方法（2）

增材制造技术相对于传统制造工艺，因其独特的制造方式，可实现复杂几何结构的制备。

然而，增材制造并非完全“自由”制造，仍然存在独特的制造约束。

小编在增材制造零件设计实践中积累了一些经验，将在今后的几期优化讲坛和大家分享。

其中有些经验可以说是用血泪和钱换来的教训，希望能够引起大家的重视。

以现有的3D打印技术而言，零件去支撑是一个非常头疼的问题。

比如下图中3D打印的一个卫星天线支架，最终的产品是这样的。

而它在刚刚打印完成时的状态是这样的。

可见经过了复杂的去支撑和后处理过程。

如果设计师在零件的设计过程中，就考虑如何减少支撑，将达到事半功倍的效果。

那么如何能做到减少支撑呢，在这里小编告诉你几个小技巧。

1、将截面设计成水滴状或倒三角

大家都知道自支撑的极限角度是45度。

如果截面为圆形，将会产生比较多的支撑结构。

而如果将截面设计为水滴状或倒三角状，那么就大大减少支撑结构了。

是不是很实用？

这是3D打印设计师首创吗？

欧洲许多大教堂的设计师早就想到用这种方法减少支撑了。

2、将支撑难以去除的部分设计成点阵结构

大家知道吗，点阵结构本身也可以成为一种支撑结构。

在支撑结构难以去除的地方，倒不如设计成点阵结构。

比如某些医疗植入物中，由于结构复杂又精细，内部空间如果设计成中空结构，极有可能面临去支撑的难题，增加不必要的成本。

点阵结构既能充当支撑材料，又能提高结构的刚度和强度，一举两得。

同时，钛金属点阵结构的弹性模量会随着孔径的增加而减小，从而可以通过改变体积分数和点阵结构的尺寸分布来解决弹性模量匹配问题，使植入物具有量身定制的机械性能，与人体的骨骼匹配。

由于热传导的作用，微型熔池周围出现软化但不液化的粉粒。

这些部分烧结的颗粒有的被熔化金属吸附，并成为牢固地附着在组件表面的颗粒，形成粗糙的零件表面。

较高的表面光洁度，意味着需要加工的时间也长，带来较昂贵的加工成本。

通常铺粉工艺获得的表面光洁度范围在10到20µm。

需要特殊表面光洁度的部分（如配合面），在设计时要给后续机加工留一定的余量。

增材制造过程中，需要在结构打印结束后去除未熔融的金属粉末，因而要求结构内部不能含有封闭的内部孔洞。

对于含内部孔洞的结构，常常需要设计师预留清粉口，清理完未熔融的金属粉末后再封上开口。

添加倒角不仅能减少应力集中，还可以方便清粉。

比如下图中的中空薄壁结构，如果不在末端添加倒角，会有大量粉末卡在狭小的间隙中，大大增加了清粉的工作量。

增加倒角后，粉末就不容易残留在部件中。

Review：

随着3D打印技术的不断发展，涌现了越来越先进的工艺，小编相信以后这些所谓的设计小技巧都不再是“技巧”，设计师会真正实现“自由”设计。

比如航空巨头波音公司研发了一项新的3D打印技术：空间悬浮3D打印技术。

该技术最大的亮点在于，被打印物体会处于悬浮状态，并且能够360度自由旋转。

我们都知道，作为地球上的任何东西，都无法摆脱重力的束缚，所以在打印物体时，就需要一个打印床作为支撑，以自上而下的方式打印物体，而波音公司的这项技术将彻底摆脱这种限制。

由于3D打印对象被磁场支持着，打印机可以将材料沉积在对象的任何一边，传统的3D打印机只能进行自上而下的打印，空间悬浮3D打印技术完全可以不受这种顺序的束缚。

这就意味着，今后的3D打印物体可能再也不需要支撑结构了。

声明：来源于增材制造创新设计