3D打印工藝加工設(shè)計時需要考慮哪些因素(2)
粉末熔化及脫粉的優(yōu)缺點
圖：如果內(nèi)部空腔里有隔閡部分或不能通過真空去粉的目的，常見的辦法是添加孔的結(jié)構(gòu)（左上），這些孔隨后可以通過焊接的辦法來填補。
在設(shè)計零件的時候，一個重要考慮因素是如何去除粉末。電子束熔煉（EBM）最好的做法是需要在基臺上建造一定的余量，特別是如果零件有嚴格的幾何形狀要求。不銹鋼板可能會影響建造的前幾層，所以留至少3mm至5mm的部分用作建造余量，這3mm到5mm可以作為支撐結(jié)構(gòu)被去掉。EBM過程的一個優(yōu)點是：由于在整個加工過程中的低殘余應(yīng)力，設(shè)計僅需要較少的支撐，并且零件通常容易脫落。
圖：當考慮到后期的精加工處理，設(shè)計師必須考慮過程本身的物理因素。例如，角落部分會表現(xiàn)出比平表面更積極的材料去除率，所以輪廓公差（虛線）的位置在彎曲部分會留有更大的去除余量。
電子束熔煉（EBM）過程中，一大考慮因素是粉末的去除，一方面，EBM預(yù)熱步驟提供了更好的零件完整性，但粉末去除是一個挑戰(zhàn)。在預(yù)熱步驟中，周圍的固體粉末部分燒結(jié)，有時使其難以從長腔中除去。這部分燒結(jié)粉末并不流動。如果你加工的是髖關(guān)節(jié)植入物，這部分粉末必須被去除，否則會對人體存在傷害隱患。對于設(shè)計者來說就是需要設(shè)計清掃半徑，同時最大限度地提高視線腔，使粉末去除更容易。
激光粉末床融化（LPBF）技術(shù)的加工過程中，激光系統(tǒng)提供了一個好處，即粉末容易流動。當需要復(fù)雜的內(nèi)腔時，激光加工技術(shù)過程提供了去除粉末的優(yōu)勢。然而，即使粉末更容易流出空腔，粉末必須在應(yīng)力消除前以及在零件從基臺上分離前去除。因此，如果內(nèi)部空腔埋在支撐結(jié)構(gòu)中或不能達到真空，就需要在零件的某些部位增加粉末去除的設(shè)計，常見的是添加孔到所建的模型中，事后這些孔通過補焊的方式來去除。
圖：零件通過增加孔的方式以方便粉末去除。
激光加工過程中，零件和基臺基本上是焊接在一起的，這增加了零件拆卸的復(fù)雜性，并增加了整個過程的時間。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，零件必須用機械方法如電火花線切割或鋸帶來切除。電火花線切割是一個更準確的過程，所以在設(shè)計的時候去除余量基本在3mm厚，而如果用鋸來分離零件，建議至少添加5mm的余量。
熱處理
在大多數(shù)情況下，熱處理都不會改變設(shè)計，除非在熱過程中發(fā)生顯著的失真。由于殘余應(yīng)力的影響，很難通過激光熔化的方式來生產(chǎn)大的部件。EBM一般在水平和垂直方向不需要應(yīng)力消除步驟。
如果在熱處理過程中，幾何失真成為一個問題，可以在設(shè)計過程中考慮添加一些選項，例如在薄壁構(gòu)件周圍加上犧牲的節(jié)點或框架，這樣就可以在熱處理過程中提供穩(wěn)定性。
表面光潔度補償
表面光潔度也取決于零件表面的建構(gòu)方向，頂面可以相對光滑，垂直的表面通常比較粗糙但具有一致的光潔度，與基臺所呈角度越趨向90°，表面越粗糙。一般來說可以通過優(yōu)化粉末和激光參數(shù)，提高表面光潔度。不過粉末顆粒大小、激光功率、以及加工時間和表面光潔度之間存在著一定的相互制約，這需要全方面的權(quán)衡。
為了達到要求的表面光潔度，可以通過后期的機加工來完成，這就需要考慮材料的去除率和補償，例如，如果需要去除0.05cm的厚度，在設(shè)計的時候就需要添加0.05cm。以便后處理后，零件將符合要求的尺寸公差。
當試圖補償表面光潔度時，設(shè)計者還必須考慮過程本身的物理特性。例如，角落會表現(xiàn)出更積極的材料去除率，所以必須在這些位置提高輪廓公差。
除了外部表面光潔度，內(nèi)腔往往需要一定的暢通性，設(shè)計者必須考慮這些材料去除率和補償。
機加工
如前所述，大多數(shù)零件必須通過機加工的方法來獲得所需要的精度。3D打印過程不能達到關(guān)鍵公差要求，必須通過傳統(tǒng)的CNC工藝來達到一致性。設(shè)計需要考慮，如何使數(shù)控加工更有效。
設(shè)計者和制造工程師應(yīng)該合作，以了解該零件如何在數(shù)控加工過程中放置。利用增材制造的優(yōu)勢，一些必要的標簽、引腳、孔、槽，甚至臨時處理部分都可以添加到打印過程中，以幫助適應(yīng)后期夾具和刀具的配合工序。
(責(zé)任編輯：admin)
未來，3D打印將為供應(yīng)鏈帶
選區(qū)激光熔化SLM過程中打
3D打印熱潮已過，下步將如
干貨：3D打印在一汽大眾汽
3D打印機為何能在環(huán)保問題
3D打印為供應(yīng)鏈帶來意想不
各類3D打印成型技
