近年來，增材制造的工藝流程不斷優(yōu)化，適用材料品種不斷增加，設(shè)備加工檢測能力不斷提升，制造效率、產(chǎn)品精度及質(zhì)量獲得穩(wěn)步提升，隨之相應(yīng)的應(yīng)用范圍也在迅速拓展。

世界許多國家均在紛紛通過制定制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、技術(shù)路線圖等多種措施，來促進(jìn)增材制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

那么，對(duì)企業(yè)而言，是否所有的零件設(shè)計(jì)工作都應(yīng)“積極響應(yīng)號(hào)召”，“大刀闊斧”地采用增材制造技術(shù)來進(jìn)行呢？

其實(shí)不然！

常言道“鞋合不合適，只有腳知道”，只有適合自己的才是的，切忌盲目跟風(fēng)。

盡管增材制造引發(fā)的轟動(dòng)與關(guān)注不容小覷，但與機(jī)械加工和注塑成型一樣，增材制造也有其適用范圍，采用之前也需要權(quán)衡利弊。

因此，為了滿足獨(dú)特的生產(chǎn)需求，企業(yè)須在增材制造、機(jī)械加工及注塑成型三者之間做出抉擇。但前提是，要先搞清楚以下八個(gè)點(diǎn)：

八大要點(diǎn)

1. 待設(shè)計(jì)零件的用途是什么？

設(shè)計(jì)零件時(shí)，增材制造、機(jī)械加工及注塑成型之間應(yīng)該作何抉擇，這主要取決于待設(shè)計(jì)零件的用途。

RPM Fast總裁Jim Niekamp表示：“了解零件的用途非常重要。不管是出于簡單的適配（Fit）、外形（Form）或功能（Function）考慮，還是作為生產(chǎn)零件，其用途不僅決定了其設(shè)計(jì)過程是否應(yīng)該采用增材制造技術(shù)，還決定了應(yīng)該采用的3D打印機(jī)技術(shù)類型?！?/p>

2. 待設(shè)計(jì)零件是否擁有重要特性？

壁厚、公差、零件尺寸、零件復(fù)雜度、零件數(shù)量削減、定制化等一系列因素，都會(huì)對(duì)是否采用增材制造產(chǎn)生影響。同時(shí)，任何一種增材制造技術(shù)也都會(huì)對(duì)零件特征產(chǎn)生不同影響。

例如，各種增材制造技術(shù)對(duì)壁厚和精度的控制能力不同，因此，如果壁厚或公差是待設(shè)計(jì)零件的關(guān)鍵特性，那么該零件就可能不太適合采用增材制造技術(shù)來設(shè)計(jì)。

倘若某部件是由多個(gè)零件組成，那么該部件就有可能非常適合通過增材制造技術(shù)來制造。

“一體化”散熱器

Stratasys Direct Manufacturing解決方案工程合作伙伴Jesse Marin表示：“某些零部件現(xiàn)在確實(shí)難以采購，因此，設(shè)計(jì)師也會(huì)考慮進(jìn)行零件整合?！?/p>

零件整合如果可行，就意味著生產(chǎn)商無須再通過多種渠道從提供商那里采購各種零件。其實(shí)，僅僅通過零件整合或組裝整合就能精簡的流程有很多。

Niekamp表示：“不過，將‘多零件’部件變成‘單零件’部件需要額外成本?！睖y試成本就是其中一項(xiàng)。

因?yàn)?，若要確保新的“少零件”部件與之前的“多零件”部件具備同樣的性能，就必須對(duì)它進(jìn)行測試，具體測試要求視行業(yè)而定。不過，企業(yè)可以通過采購、精簡流程、縮短生產(chǎn)周期等各種方法來抵消測試成本。

增材制造能夠滿足的另一個(gè)零件特征就是定制化需求。

Marin補(bǔ)充道：“還需要考慮的一個(gè)情況，就是有些零件的設(shè)計(jì)必須進(jìn)行微調(diào)?！崩纾叨孙w機(jī)內(nèi)飾部件或定制化醫(yī)療應(yīng)用（患者因特殊性而無法選擇特定的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品）。

3. 采用其他方式設(shè)計(jì)是否非常復(fù)雜？

如果通過機(jī)械加工或熱成型等傳統(tǒng)制造方法進(jìn)行制造時(shí)的零件設(shè)計(jì)極其復(fù)雜，那么就應(yīng)該采用增材制造。從本質(zhì)上講，增材制造實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)自由。

Marin補(bǔ)充道：“當(dāng)然，這并不是說增材制造能夠?qū)崿F(xiàn)絕對(duì)的設(shè)計(jì)自由，但它的確使得迅速進(jìn)行更加復(fù)雜的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)變得更加容易了?！?/p>

4. 待設(shè)計(jì)零件需要何種材料？

GE Additive的Addworks設(shè)計(jì)工程負(fù)責(zé)人Dave Chapin表示：“基于零件功能進(jìn)行材料選擇，是設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，材料的選擇也可以基于零件的基本作業(yè)要求，如作業(yè)溫度、環(huán)境條件、機(jī)械（或物理）性能需求或成本目標(biāo)等?！?/p>

“事實(shí)證明，就設(shè)計(jì)自由度而言，增材制造才是真正的賦能者，它能夠真正顛覆性地解決設(shè)計(jì)問題。能夠通過增材制造思維來解決設(shè)計(jì)問題的設(shè)計(jì)工程師，將具備驚人的設(shè)計(jì)靈活性。一旦設(shè)計(jì)獲得成功，‘從設(shè)計(jì)到制造的優(yōu)異路徑’商業(yè)案例也就誕生了?！?/p>

雖然增材制造的一系列材料的可用性均在不斷提升，但當(dāng)前仍有局限性。

材料選擇是決定是否采用增材制造的關(guān)鍵因素。并且，材料選擇往往基于零件的使用功能。

Niekamp說：“材料規(guī)格表所指定的高溫、剛性或柔韌性需求等各種特性指標(biāo)都必須精確匹配，這勢必會(huì)壓縮可采用增材制造的部件范圍?！?/p>

有人說，“ABS類”或“PLA類”增材制造材料不會(huì)滿足所需的機(jī)械性能。這種觀點(diǎn)往往是品牌營銷的結(jié)果，并非都是正確的。

Niekamp說：“專有材料的特性確實(shí)非常優(yōu)異，但很多提供商往往都蓄意保留其專有性。而‘類似’材料并不意味著它‘不行’或不合適?！?/p>

如今的材料技術(shù)高歌猛進(jìn)，增材制造材料也取得了長足的進(jìn)步。

Marin說，其實(shí)，有些增材制造系統(tǒng)是利用生產(chǎn)級(jí)熱塑性材料進(jìn)行3D打印的。不是“ABS類”，而是實(shí)實(shí)在在的ABS，只不過是以長絲的形式加工而已，這樣的話，機(jī)器就可以為制造過程提供這種材料。

“我們利用聚碳酸酯、PC-ABS混合材料、ULTM 9085和1010材料都能進(jìn)行3D打印，它們也都是CNC材料。如今，我們已進(jìn)入了實(shí)際材料的時(shí)代。”

5. 您希望通過AM來降低哪些成本？

許多人都說，采用增材制造技術(shù)能夠降低零件成本制作。采用增材制造工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，能夠減少生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、裝配、檢查等方面的成本。先確定哪一項(xiàng)成本是你的關(guān)注焦點(diǎn)，這樣才能確定增材制造技術(shù)。

RPM Fast總裁Jim Niekamp表示：“采用增材制造時(shí)，建議各企業(yè)先把資源放在一邊，然后再來考慮是否采用增材制造，或急于將產(chǎn)品推向市場。投資研發(fā)，抓住機(jī)遇，才能以獨(dú)特的零件設(shè)計(jì)方法將競爭對(duì)手遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面，這一點(diǎn)最為重要?！?/p>

需要考慮清楚的是，零件的設(shè)計(jì)工作是否存在傳統(tǒng)生產(chǎn)方式無法處理的方面。通常情況下，復(fù)雜的設(shè)計(jì)通過增材制造技術(shù)來處理。

另外，與功能相結(jié)合的設(shè)計(jì)，也采用增材制造技術(shù)。

6. 您需要制造多少零件？

增材制造技術(shù)生產(chǎn)零件的速度更快，但它們的“快”與傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)不太一樣。

對(duì)于小批量生產(chǎn)（常指≤10,000）而言，增材制造極具成本效益，尤其是涉及夾具和工裝的生產(chǎn)。

7. 應(yīng)采用哪種增材制造技術(shù)？

如今，增材制造已經(jīng)發(fā)展出了光固化成型（stereolithography）、噴涂成型（material jetting）、選擇性激光燒結(jié)（selective laser sintering）、電子束熔融成型（electron beam technology）等七種不同的制造技術(shù)，而新的增材制造技術(shù)也在不斷地產(chǎn)生。

Chapin表示：“要想充分發(fā)揮各種增材制造工藝的設(shè)計(jì)優(yōu)勢，就必須深入了解每一種增材制造工藝的設(shè)計(jì)規(guī)則?！?/p>

一般來說，設(shè)計(jì)師所需要的并不是某種單一的增材制造技術(shù)，他們可能同時(shí)需要光固化成型和材料噴涂成型技術(shù)，甚至可能還需要第三種增材制造技術(shù)。

Marin說：“在那些對(duì)溫度、能量轉(zhuǎn)移或工作負(fù)載存在極高要求的極端情況下，增材制造技術(shù)的選擇或許非常清晰、明朗，但大多數(shù)情況下，好的增材制造工藝選擇往往都是技術(shù)組合?！?/p>

一旦設(shè)計(jì)師成功地開發(fā)出設(shè)計(jì)，“從制造業(yè)角度出發(fā)的路徑’的商業(yè)案例也就誕生了。

8. 向服務(wù)提供商求助，or自給自足？

服務(wù)提供商可以快速交付原型或零件，但“自給自足”的增材制造卻可以提高整個(gè)團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)能力。

二者各有利弊，究竟怎樣抉擇？

對(duì)著這個(gè)問題，答案越來越傾向于“兩者兼而有之”。

需要考慮清楚以下幾點(diǎn)：

你們公司需要采用增材制造技術(shù)的部門多嗎？

你們公司需要采用增材制造技術(shù)的工作量大嗎？

Neikamp說：“如果你們公司有一系列的產(chǎn)品都需使用增材制造技術(shù)，且你門在未來三年里能夠通過增材制造技術(shù)來生產(chǎn)它們，而你又能保證3D打印機(jī)獲得足夠的工作負(fù)荷——即，使3D打印機(jī)的產(chǎn)能使用率達(dá)到75%，那么自建式增材制造將會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。那么，你就需要部署足夠多的設(shè)備，以充分發(fā)揮你的創(chuàng)造力?！?/p>

你們公司是否具備部署相應(yīng)增材制造技術(shù)的資源？

Marin指出：“例如，部署一個(gè)完整的DMLS系統(tǒng)系統(tǒng)可能需要50多萬美元，不僅需要購買硬件，還需要材料、系統(tǒng)必備、安裝、培訓(xùn)、軟件，以及確保機(jī)器能夠正常啟動(dòng)并運(yùn)行的資格建設(shè)，并且，每2-5個(gè)月就能夠根據(jù)自己的系統(tǒng)部署專業(yè)知識(shí)隨地進(jìn)行輕松擴(kuò)展，那么問題來了：你們有那么多的時(shí)間嗎？”

還有一個(gè)因素就是，你想開發(fā)面向未來的自建式增材制造專業(yè)知識(shí)嗎？

一旦設(shè)計(jì)師掌握了增材制造技術(shù)，就能夠開發(fā)出獨(dú)特的零件，從而使企業(yè)在行業(yè)競爭中立于不敗之地。

Chapin表示：“供應(yīng)鏈策略、設(shè)施可用性和適用性、零件數(shù)量、現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施等諸多因素都會(huì)對(duì)此造成影響。話雖如此，但我們還是強(qiáng)烈建議企業(yè)能夠與我們的服務(wù)中心聯(lián)絡(luò)，來打印零件樣品并測試零件質(zhì)量?！?nbsp;