金屬3D打印自由設(shè)計(jì)！

3D打印采用逐層堆疊的成形方式，相比傳統(tǒng)的加工制造方法，在制造具有復(fù)雜曲線、曲面的結(jié)構(gòu)方面都有著顯著的優(yōu)勢(shì)，特別適合用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型、工件。在實(shí)際加工成形中，為了提高加工的可行性，設(shè)計(jì)師必須遵守設(shè)計(jì)原理，以免在技術(shù)、成形加工、材料等方面收到約束。

成形原理限制因素：

1. 尺寸限制

3D打印設(shè)備有著特定的加工范圍，尺寸限制主要為最大幾何尺寸和最小幾何尺寸。設(shè)備的成形缸尺寸決定了所能成形的最大幾何尺寸，設(shè)計(jì)的最大幾何尺寸應(yīng)小于成形缸的尺寸。對(duì)于3D打印激光設(shè)備，激光光斑的尺寸決定了所能成形的最小幾何尺寸。加工出來的實(shí)際零件也會(huì)大于設(shè)計(jì)尺寸。聚焦的光斑大小也會(huì)隨著能量大小進(jìn)行轉(zhuǎn)變，由于熱傳導(dǎo)的存在，實(shí)際成形的最小幾何尺寸也會(huì)大于激光的光斑尺寸。

2. 成形分辨率

成形分辨率主要是指典型幾何特征的最小成形尺寸，如圓柱的直徑、圓柱的傾斜角度、薄板的厚度、間隙和孔隙大小等。成形分辨率是零件是否能成形的重要參數(shù)，對(duì)零件的設(shè)計(jì)與加工影響較大。幾何特征越小，其結(jié)構(gòu)的我力學(xué)性能也越差。

3. 成形精度

在3D打印技術(shù)中，成形設(shè)備、成形材料和模型數(shù)據(jù)都會(huì)對(duì)成型精度產(chǎn)生影響。3D打印中最通用的文件格式是STL格式，是近似三角片面的表達(dá)模型。STL模型越逼近原始模型則在模型轉(zhuǎn)換時(shí)使用的三角片數(shù)量越多，同時(shí)文件也會(huì)越大。

金屬3D打印自由設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1. 個(gè)性化設(shè)計(jì)

3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制造，不受加工工序的約對(duì)于個(gè)性化需求高的產(chǎn)品.采用3D打印也游刃有余。在制造具有曲面、多孔結(jié)構(gòu)、中空結(jié)構(gòu)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件時(shí)，自由設(shè)計(jì)可使零件結(jié)構(gòu)材料性能得到最好的體現(xiàn)。

2. 進(jìn)行精簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

基于3D打印技術(shù)的零件在成形過程就是從建模、切片到打印的過程，與傳統(tǒng)的鑄造、鍛造毛坯的車、銑創(chuàng)、磨精加工制造工序相比，不需刀具、夾具，又節(jié)約時(shí)間成本。其中為后期加工制造方便而設(shè)置的結(jié)構(gòu)基本上可以省略，在3D打印自由設(shè)計(jì)中都可以忽略，取而代之的是更加有利于增強(qiáng)零件性能的結(jié)構(gòu)。

3.進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)

運(yùn)用先進(jìn)材料和優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)輕量化的兩個(gè)關(guān)鍵要素。在傳統(tǒng)的零件制造中，由于加工制造工藝的約束，難以實(shí)現(xiàn)零件結(jié)構(gòu)的輕量化。但在基于3D打印技術(shù)的自由設(shè)計(jì)中，可以通過多孔結(jié)構(gòu)和格構(gòu)結(jié)構(gòu)來對(duì)零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這是輕量化設(shè)計(jì)的一個(gè)突破。

4.進(jìn)行免組裝設(shè)計(jì)

利用自由設(shè)計(jì)方法可以進(jìn)行免組裝設(shè)計(jì)(包括運(yùn)動(dòng)副和功能結(jié)構(gòu)的免裝),將很多細(xì)部結(jié)構(gòu)都集成到一個(gè)零件上進(jìn)行一次性加工，直接成形一個(gè)構(gòu)或部件，甚至做到整個(gè)零件的一次性成形，省去傳統(tǒng)制造當(dāng)中的許多裝配工序。（如焊接成形零件）

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