歷時 6 個月專家采訪和應(yīng)用研發(fā)

50頁?“增材制造設(shè)計”封面選題

探索 10余 種增材制造設(shè)計模型

呈現(xiàn) 5 大增材制造設(shè)計模塊

增材制造技術(shù)毫無疑問開啟了制造業(yè)的新紀(jì)元。它完全顛覆了傳統(tǒng)制造模式，為產(chǎn)品設(shè)計和制造帶來了無限的可能。這種嶄新的成型工藝可以突破傳統(tǒng)機械加工的種種限制，實現(xiàn)極為復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計，如復(fù)雜的空腔、連通結(jié)構(gòu)等，精確表達(dá)設(shè)計者的每一個創(chuàng)意。它還可以大幅降低部件數(shù)量，將多個組件整合到一個部件中，極大簡化裝配。這為更輕更堅固的產(chǎn)品設(shè)計提供了可能。商業(yè)好處方面，增材制造可以完全按需生產(chǎn)、無需模具或工裝，大大降低工具成本。生產(chǎn)周期也大大縮短，可以實現(xiàn)快速迭代優(yōu)化設(shè)計?？梢哉f，增材制造為設(shè)計注入了無限的想象力與可能，讓科幻般的設(shè)計也能變?yōu)楝F(xiàn)實。它將徹底改變我們對產(chǎn)品設(shè)計與制造的認(rèn)知。但是，要發(fā)揮增材制造的巨大優(yōu)勢，設(shè)計師必須在傳統(tǒng)設(shè)計思維的基礎(chǔ)上，進行更多探索。增材制造的特性決定了設(shè)計方法不能簡單套用傳統(tǒng)模式。??

例如，需要考慮增材制造的基本規(guī)則，如避免過懸空的結(jié)構(gòu)、以避免成型中需要添加額外的支撐結(jié)構(gòu)，特征角度和位于成型表面或背面、表面質(zhì)量截然不同，過大的圓孔設(shè)計在垂直成型過程中、很可能發(fā)生重力導(dǎo)致的變形等等。另一方面，運用增材制造的成型獨特性可以帶來不同程度的創(chuàng)新和產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計，如采用拓?fù)鋬?yōu)化、晶格等設(shè)計思路，能夠為航空航天飛機、定制頭盔等產(chǎn)品實現(xiàn)客觀的輕量化設(shè)計?？紤]到降低首件（或定制件）增材制造成本、或者超越工藝極限的設(shè)計迭代，增材制造成型仿真和工藝策略優(yōu)化是最佳伴侶。

如果仍按照傳統(tǒng)方法設(shè)計，無法充分利用增材制造的獨特性。這往往會導(dǎo)致打印失敗，無法實現(xiàn)期待的效果?！对霾闹圃煸O(shè)計手冊》正為此而生，它將為用戶揭開設(shè)計奧秘，正確運用增材制造的獨特之處。??

下載《增材制造設(shè)計手冊》，開啟增材制造設(shè)計的嶄新視野，發(fā)現(xiàn)設(shè)計的無限可能，創(chuàng)造出徹底顛覆傳統(tǒng)的產(chǎn)品奇跡!

零件擺放

零件擺放指的是確定零件在打印時的放置位置和角度。擺放會影響后續(xù)的支撐結(jié)構(gòu)生成和打印后處理。有些設(shè)計還需要根據(jù)擺放進行優(yōu)化。?

對于一些有明顯結(jié)構(gòu)特征的零件，像模具或渦殼，調(diào)整擺放角度的余地不大。而其他零件，比如支架，需要選擇一個合適的擺放角度，既便于設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)，也要考慮打印過程中與刮刀碰撞的風(fēng)險?？傊?，零件擺放對成功打印至關(guān)重要，需要充分考慮零件結(jié)構(gòu)特點，綜合確定最佳擺放方案。

設(shè)計規(guī)則

金屬3D打印也有其特定的設(shè)計規(guī)則需要遵循。前面提到過要考慮零件的角度和擺放方向，這影響打印結(jié)果。另外，設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)也非常關(guān)鍵。設(shè)計時不僅要考慮支撐本身，還要全面考慮支撐對零件整體的影響。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以調(diào)整支撐的強度，或者減少不必要的支撐。本章將重點解釋設(shè)計時需要注意的支撐相關(guān)規(guī)則，以及一些需要優(yōu)化的特殊結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)設(shè)計者進行金屬3D打印設(shè)計。?

晶格結(jié)構(gòu)

晶格結(jié)構(gòu)是一種具有周期排列的多孔結(jié)構(gòu)，由重復(fù)的基本單元格組成。它們密度低但強度高，具有優(yōu)異的力學(xué)性能。晶格結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、建筑、航空航天等領(lǐng)域，因為它們可以在不增加重量的情況下提高剛度和抗沖擊性，同時還有良好的抗疲勞和形變恢復(fù)能力。由于這些獨特優(yōu)點，特別是增材制造工藝可以在成本、成型可能方面完全量產(chǎn)晶格結(jié)構(gòu)工件，晶格結(jié)構(gòu)被廣泛使用在航空航天、汽車、醫(yī)療、能源、建筑等許多工程應(yīng)用中。隨著科技進步，晶格結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)高性能、輕量化方面的應(yīng)用潛力還將進一步擴大。??

拓?fù)鋬?yōu)化

拓?fù)鋬?yōu)化是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，它根據(jù)給定的負(fù)載、約束條件和性能指標(biāo)，優(yōu)化設(shè)計域內(nèi)的材料分布。它通過在設(shè)計域內(nèi)找到最優(yōu)的材料布局方式，從而獲得最優(yōu)的結(jié)構(gòu)性能，實現(xiàn)輕量化設(shè)計。由于拓?fù)鋬?yōu)化生成的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，使用傳統(tǒng)制造方法很難實現(xiàn)，增材制造成型技術(shù)的成熟使得拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法逐漸擴大應(yīng)用。

管路設(shè)計

3D打印可以自由設(shè)計復(fù)雜流道，這是其巨大優(yōu)勢。但流道設(shè)計還需考慮材料、空間、流道功能等多方面因素。雖然3D打印拓寬了設(shè)計自由度，流道設(shè)計仍需遵循一定邏輯與約束。要綜合評估流道形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)、打印材料、后處理等各種因素的相互制約關(guān)系，優(yōu)化流道的幾何結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)流體功能的最佳匹配。?

生產(chǎn)制造

在熟悉金屬3D打印的相關(guān)規(guī)則后，可以進行零件的優(yōu)化設(shè)計。但是由于打印過程的不可預(yù)測性或零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可以利用增材制造過程仿真來預(yù)測可能出現(xiàn)的風(fēng)險。仿真結(jié)果可以幫助優(yōu)化支撐設(shè)計，進行預(yù)變形控制尺寸，或者平衡打印過程中的熱量累積。本節(jié)通過案例詳細(xì)闡述設(shè)計優(yōu)化迭代的過程，利用仿真分析指導(dǎo)設(shè)計改進。?

下載《增材制造設(shè)計手冊》，開啟增材制造設(shè)計的嶄新視野。在此新的旅程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)計的無限可能，創(chuàng)造出徹底顛覆傳統(tǒng)的產(chǎn)品奇跡!?

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