DfAM（Design for additive manufacturing）最常見的定義是：基于增材制造技術(shù)的能力，通過形狀、尺寸、層級結(jié)構(gòu)和材料組成的系統(tǒng)綜合設(shè)計最大限度提高產(chǎn)品性能的方法。它被稱作是增材制造的“可制造性設(shè)計”，簡而言之，就是可以優(yōu)化使用增材制造創(chuàng)建的零件的設(shè)計方法和工具。

來源：3dnatives
作者：Madeleine P.
編譯：資源庫

如果您從事增材制造，那么您一定知道設(shè)計對于零件制造的重要性，而建模是任何3D打印過程中的第一步。DfAM使用戶能夠利用3D打印中存在的設(shè)計自由度的好處，這對于創(chuàng)建功能性強(qiáng)、性能優(yōu)良的零件至關(guān)重要。但即便如此，業(yè)內(nèi)有時也會忽視DfAM。但它為什么重要呢？它能為零件帶來哪些好處？我們在下方列出了DfAM在3D打印中重要的10個理由。

1. 減少3D打印錯誤

對于任何使用增材制造技術(shù)的用戶而言，打印失敗都是一種災(zāi)難。特別是在高度工業(yè)化的過程中，比如使用激光的LPBF或SLS，或者使用昂貴材料如PEEK和PEKK時，小小的失誤就可能導(dǎo)致零件報廢，這將在成本和時間上給用戶帶來重大的損失。這就是DfAM迅速顯現(xiàn)其價值的地方。通過設(shè)計不僅可以正確地定位和支撐模型（這在確保如各向同性和防止翹曲方面至關(guān)重要），還可以讓用戶為零件選擇正確的填充和層設(shè)置，從而顯著減少打印失敗。

2. 更快的打印速度

速度是增材制造的一個核心優(yōu)勢，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)使用戶能夠在傳統(tǒng)制造方法所需時間的一小部分內(nèi)創(chuàng)建零件。然而，這種速度并非理所當(dāng)然。通過使用DfAM，可以通過諸如格子結(jié)構(gòu)之類的設(shè)計技巧，在保持強(qiáng)度的同時最小化所需使用的材料量。這也將允許用戶最小化支撐結(jié)構(gòu)，正如下面將討論的，這同樣也減少了打印時間。

3. 更復(fù)雜的設(shè)計

在3D打印中，設(shè)計更復(fù)雜并不會帶來額外的困難。因此，DfAM允許用戶創(chuàng)建比使用更傳統(tǒng)的設(shè)計規(guī)則所能制作的幾何形狀要復(fù)雜得多的零件。通過軟件，可以設(shè)計然后打印出在幾何上特別復(fù)雜的零件，尤其是金屬零件。這種復(fù)雜性正是我們看到3D打印給用戶帶來自由的地方。

4. 優(yōu)化重量-性能比

與前一個例子相連，DfAM還允許用戶利用不同的設(shè)計軟件來完全優(yōu)化零件。我們一次又一次地聽說，3D打印之所以在航空航天和汽車領(lǐng)域如此受追捧，是因?yàn)樗试S你創(chuàng)建一個在保持其強(qiáng)度和其他屬性的同時，明顯更輕的零件，意味著更優(yōu)的重量-性能比。這可以通過DfAM來實(shí)現(xiàn)，例如通過集成格子結(jié)構(gòu)或使用拓?fù)鋬?yōu)化和生成式設(shè)計來優(yōu)化零件。這些設(shè)計專門用于優(yōu)化和生成材料使用更少但仍滿足特定約束（如強(qiáng)度）的零件。而在傳統(tǒng)制造中，結(jié)果的零件可能過于復(fù)雜而難以制造，這在3D打印中則不是問題，正如上文所述。

5. 更少的支撐結(jié)構(gòu)

支撐結(jié)構(gòu)可以被視為3D打印中的“必要之惡”。雖然支撐對于確保零件在3D打印過程中不會變形或翹曲絕對至關(guān)重要，但它們也意味著更多的材料使用（影響成本和時間），這反過來又可能使后處理時間變長以及影響零件的外觀。這就是DfAM能夠發(fā)揮作用的地方。通過對零件進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計，比如減少懸垂、改進(jìn)定位或正確選擇填充設(shè)置，用戶在制作零件時可以減少支撐結(jié)構(gòu)的需要。

6. 減少后處理

接上一點(diǎn)，DfAM重要的另一個顯著原因是它將允許用戶減少整體后處理。當(dāng)然，這可以通過優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，意味著在去除它們上將使用更少的時間，但還有其他考慮因素。例如，通過正確定位零件或減少層高（這些都是DfAM中重要的考慮因素），可以在打印開始之前就解決表面平滑度等問題。如果不考慮這些問題，通常后處理將花費(fèi)更長的時間，因此轉(zhuǎn)向DfAM的好處就顯而易見了。

7. 零件整合

DfAM重要的另一個理由是零件整合。在航空航天和汽車等行業(yè)中，使用增材制造的一個越來越受歡迎的理由是能夠通過更復(fù)雜的幾何形狀將多個零件整合成一個。

21C超級跑車就是一個例子，制造商Divergent 3D聲稱它能夠?qū)?shù)千個零件整合為僅幾百個，大大降低了重量并提高了性能。這種整合只有通過3D打印才可能實(shí)現(xiàn)，并且可以通過學(xué)習(xí)和采用DfAM的規(guī)則來完成。

8. 增加可擴(kuò)展性和大規(guī)模生產(chǎn)

誠然，下一個點(diǎn)不一定適用于每一種3D打印技術(shù)。并非所有技術(shù)都適合大規(guī)模生產(chǎn)或可擴(kuò)展性，原因各異。然而，對于像SLS、DMLS、樹脂3D打印和粘結(jié)劑噴射等技術(shù)，DfAM在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模方面可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過DfAM，可以通過堆疊在構(gòu)建體積上放置最大數(shù)量的零件。考慮到DfAM可以幫助用戶克服3D打印不適合大規(guī)模生產(chǎn)的主要批評。

9. 成本優(yōu)化

復(fù)雜的幾何形狀和更輕的零件是DfAM重要的關(guān)鍵原因，但如果創(chuàng)建它們的成本太高又有何益呢？幸運(yùn)的是，DfAM實(shí)際上也已被證明在制造零件時能夠減少成本。2020年，The Barnes Group認(rèn)為，AM中零件成本的86%是由設(shè)計驅(qū)動的，這一點(diǎn)一次又一次地得到了證明。只有通過設(shè)計，才能在繼續(xù)保持強(qiáng)度和其他屬性的同時減少所使用的材料量，最終影響零件的成本。此外，重要的是要認(rèn)識到，更復(fù)雜并不意味著更昂貴，實(shí)際上根據(jù)設(shè)計，情況可能恰恰相反！

10. 基于3D技術(shù)的優(yōu)化

最后但同樣重要的是，DfAM重要是因?yàn)樗试S用戶根據(jù)特定的3D打印技術(shù)優(yōu)化零件。有七大類3D技術(shù)，下面還有更多的過程，不用說，它們之間存在顯著差異。一個例子是基于粉末的技術(shù)，設(shè)計時應(yīng)該集成排氣孔以確保零件是空心打印的。同時，在FDM 3D打印中，各向異性是常見的，因此DfAM可以幫助改善零件的各向同性。

以上便是DfAM在3D打印領(lǐng)域至關(guān)重要的十大理由，希望大家能夠?qū)W習(xí)這種創(chuàng)新的設(shè)計方法，以充分發(fā)揮3D打印的制造潛力。

DfAM（Design for additive manufacturing）最常見的定義是：基于增材制造技術(shù)的能力，通過形狀、尺寸、層級結(jié)構(gòu)和材料組成的系統(tǒng)綜合設(shè)計最大限度提高產(chǎn)品性能的方法。它被稱作是增材制造的“可制造性設(shè)計”，簡而言之，就是可以優(yōu)化使用增材制造創(chuàng)建的零件的設(shè)計方法和工具。

來源：3dnatives
作者：Madeleine P.
編譯：資源庫

如果您從事增材制造，那么您一定知道設(shè)計對于零件制造的重要性，而建模是任何3D打印過程中的第一步。DfAM使用戶能夠利用3D打印中存在的設(shè)計自由度的好處，這對于創(chuàng)建功能性強(qiáng)、性能優(yōu)良的零件至關(guān)重要。但即便如此，業(yè)內(nèi)有時也會忽視DfAM。但它為什么重要呢？它能為零件帶來哪些好處？我們在下方列出了DfAM在3D打印中重要的10個理由。

1. 減少3D打印錯誤

對于任何使用增材制造技術(shù)的用戶而言，打印失敗都是一種災(zāi)難。特別是在高度工業(yè)化的過程中，比如使用激光的LPBF或SLS，或者使用昂貴材料如PEEK和PEKK時，小小的失誤就可能導(dǎo)致零件報廢，這將在成本和時間上給用戶帶來重大的損失。這就是DfAM迅速顯現(xiàn)其價值的地方。通過設(shè)計不僅可以正確地定位和支撐模型（這在確保如各向同性和防止翹曲方面至關(guān)重要），還可以讓用戶為零件選擇正確的填充和層設(shè)置，從而顯著減少打印失敗。

2. 更快的打印速度

速度是增材制造的一個核心優(yōu)勢，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)使用戶能夠在傳統(tǒng)制造方法所需時間的一小部分內(nèi)創(chuàng)建零件。然而，這種速度并非理所當(dāng)然。通過使用DfAM，可以通過諸如格子結(jié)構(gòu)之類的設(shè)計技巧，在保持強(qiáng)度的同時最小化所需使用的材料量。這也將允許用戶最小化支撐結(jié)構(gòu)，正如下面將討論的，這同樣也減少了打印時間。

3. 更復(fù)雜的設(shè)計

在3D打印中，設(shè)計更復(fù)雜并不會帶來額外的困難。因此，DfAM允許用戶創(chuàng)建比使用更傳統(tǒng)的設(shè)計規(guī)則所能制作的幾何形狀要復(fù)雜得多的零件。通過軟件，可以設(shè)計然后打印出在幾何上特別復(fù)雜的零件，尤其是金屬零件。這種復(fù)雜性正是我們看到3D打印給用戶帶來自由的地方。

4. 優(yōu)化重量-性能比

與前一個例子相連，DfAM還允許用戶利用不同的設(shè)計軟件來完全優(yōu)化零件。我們一次又一次地聽說，3D打印之所以在航空航天和汽車領(lǐng)域如此受追捧，是因?yàn)樗试S你創(chuàng)建一個在保持其強(qiáng)度和其他屬性的同時，明顯更輕的零件，意味著更優(yōu)的重量-性能比。這可以通過DfAM來實(shí)現(xiàn)，例如通過集成格子結(jié)構(gòu)或使用拓?fù)鋬?yōu)化和生成式設(shè)計來優(yōu)化零件。這些設(shè)計專門用于優(yōu)化和生成材料使用更少但仍滿足特定約束（如強(qiáng)度）的零件。而在傳統(tǒng)制造中，結(jié)果的零件可能過于復(fù)雜而難以制造，這在3D打印中則不是問題，正如上文所述。

5. 更少的支撐結(jié)構(gòu)

支撐結(jié)構(gòu)可以被視為3D打印中的“必要之惡”。雖然支撐對于確保零件在3D打印過程中不會變形或翹曲絕對至關(guān)重要，但它們也意味著更多的材料使用（影響成本和時間），這反過來又可能使后處理時間變長以及影響零件的外觀。這就是DfAM能夠發(fā)揮作用的地方。通過對零件進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計，比如減少懸垂、改進(jìn)定位或正確選擇填充設(shè)置，用戶在制作零件時可以減少支撐結(jié)構(gòu)的需要。

6. 減少后處理

接上一點(diǎn)，DfAM重要的另一個顯著原因是它將允許用戶減少整體后處理。當(dāng)然，這可以通過優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，意味著在去除它們上將使用更少的時間，但還有其他考慮因素。例如，通過正確定位零件或減少層高（這些都是DfAM中重要的考慮因素），可以在打印開始之前就解決表面平滑度等問題。如果不考慮這些問題，通常后處理將花費(fèi)更長的時間，因此轉(zhuǎn)向DfAM的好處就顯而易見了。

7. 零件整合

DfAM重要的另一個理由是零件整合。在航空航天和汽車等行業(yè)中，使用增材制造的一個越來越受歡迎的理由是能夠通過更復(fù)雜的幾何形狀將多個零件整合成一個。

21C超級跑車就是一個例子，制造商Divergent 3D聲稱它能夠?qū)?shù)千個零件整合為僅幾百個，大大降低了重量并提高了性能。這種整合只有通過3D打印才可能實(shí)現(xiàn)，并且可以通過學(xué)習(xí)和采用DfAM的規(guī)則來完成。

8. 增加可擴(kuò)展性和大規(guī)模生產(chǎn)

誠然，下一個點(diǎn)不一定適用于每一種3D打印技術(shù)。并非所有技術(shù)都適合大規(guī)模生產(chǎn)或可擴(kuò)展性，原因各異。然而，對于像SLS、DMLS、樹脂3D打印和粘結(jié)劑噴射等技術(shù)，DfAM在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模方面可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過DfAM，可以通過堆疊在構(gòu)建體積上放置最大數(shù)量的零件。考慮到DfAM可以幫助用戶克服3D打印不適合大規(guī)模生產(chǎn)的主要批評。

9. 成本優(yōu)化

復(fù)雜的幾何形狀和更輕的零件是DfAM重要的關(guān)鍵原因，但如果創(chuàng)建它們的成本太高又有何益呢？幸運(yùn)的是，DfAM實(shí)際上也已被證明在制造零件時能夠減少成本。2020年，The Barnes Group認(rèn)為，AM中零件成本的86%是由設(shè)計驅(qū)動的，這一點(diǎn)一次又一次地得到了證明。只有通過設(shè)計，才能在繼續(xù)保持強(qiáng)度和其他屬性的同時減少所使用的材料量，最終影響零件的成本。此外，重要的是要認(rèn)識到，更復(fù)雜并不意味著更昂貴，實(shí)際上根據(jù)設(shè)計，情況可能恰恰相反！

10. 基于3D技術(shù)的優(yōu)化

最后但同樣重要的是，DfAM重要是因?yàn)樗试S用戶根據(jù)特定的3D打印技術(shù)優(yōu)化零件。有七大類3D技術(shù)，下面還有更多的過程，不用說，它們之間存在顯著差異。一個例子是基于粉末的技術(shù)，設(shè)計時應(yīng)該集成排氣孔以確保零件是空心打印的。同時，在FDM 3D打印中，各向異性是常見的，因此DfAM可以幫助改善零件的各向同性。

以上便是DfAM在3D打印領(lǐng)域至關(guān)重要的十大理由，希望大家能夠?qū)W習(xí)這種創(chuàng)新的設(shè)計方法，以充分發(fā)揮3D打印的制造潛力。