3D打印工藝加工設計時需要考慮哪些因素
增材制造技術在加速發展并成為一種強大的生產技術，一個明顯的差距是大多數的設計工程師是在傳統的減材制造教育中成長的，轉換這一思維模式將需要花費很多努力。不僅僅是調整一些規則，而是完整的教育和實踐的演變。當設計師被要求通過3D打印實現創造性和創新性時，全新的設計思路就需要圍繞著符合產品功能的要求以及滿足增材制造技術的特點來展開。
傳統的減材制造是從一塊毛坯料開始的，減材制造對設計帶來的局限要求通過幾十年嚴格的規則和指導已經占據了設計師的大腦。增材制造思維只能通過快節奏的方法迅速刷新設計師的思路，通過快速訓練和重新審視他們的設計來切換到為增材制造而設計的軌道上。重要的是設計師需要認識到，雖然增材制造的“復雜性是免費的”，仍然有很多限制因素需要考慮，這就需要增材制造的指導方針，包括對成本、時間和質量的考慮。
優化設計
幾十年來，設計、制造和成本都“住在一個屋檐下”，理解這三者之間的關聯十分重要。對于增材制造來說，尤其需要考慮這三者的相互影響因素。傳統的設計需要幾個星期或幾個月才能實現和制造。根據3D科學谷的市場研究，增材制造周期有時很快，設計故障有時候隔夜就可以立即識別。這些設計、制造和成本的迭代發生的那么快，可以相互借鑒和融合成一種優化設計的方法論。
為增材過程而設計
當前增材制造的設計過程通常從現有的設計開始，特別是當有了對當前零件實現輕量化的需求時。零件的選擇過程、材料選擇和工藝選擇這些本身就是一個課題。當選擇了需要優化的零件，你可以啟動CAD軟件包，并創建增材制造設計。
設計周期不是線性的，在每個設計階段你都面臨很多選擇。設計迭代取決于哪些參數必須優化。例如，當交貨時間緊迫的時候，你可能需要降低產品高度，且考慮多光束的加工條件，并通過獨特的設計減少后處理步驟的需要。
圖：粉末去除的例子，黑線顯示粉末回收系統中的壓縮空氣可以到達腔內的視線距離。
材料的性質不同
增材制造合金的性能不等同于鍛造合金或鑄造合金，增材制造材料有著自己的設計體系，由于增材制造過程中遇到溫度梯度變化，材料性能和微觀結構可以是各向異性的。熱處理可以改變微觀結構，使其變得更加各向同性，但一些方向上不同的幾何效應可能仍然存在。根據3D科學谷的市場研究，重要的是理解材料/工藝的組合選擇。甚至是成型方向對于加工的結果都會帶來明顯的影響。
考慮后處理
增材制造需要考慮兩種類型的CAD模型，一種是最終的幾何形狀，包括基準的確定、加工尺寸公差要求、表面光潔度要求等。另一個同樣重要的CAD模型是供3D打印設備識別加工的模型，這個模型中可補孔、可增加支撐結構、增加加工余量。
圖：設計光滑的表面，而不是有許多不連續的表面，容易粉末的脫離。
不同的后處理步驟取決于所使用的材料和技術。例如，電子束熔化（EBM）技術，則不需要消除應力或機械分離零件與基臺，但確實需要去除部分燒結粉末。激光粉末床融化（LPBF）技術則需要消除應力，并通常需要通過電火花線切割或鋸帶過程將零件從基臺板上拆卸下來。所有金屬3D打印的熱處理通常包括熱等靜壓（HIP）工藝，以減少材料內的空隙和孔隙率。另外，有些材料可能需要熱處理以達到所需的微觀結構要求。更全面的信息，請參考3D科學谷發表的《3D打印后處理的“門道”》。
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