3D打印工藝加工設計時需要考慮哪些因素(2)
粉末熔化及脫粉的優缺點
圖：如果內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構（左上），這些孔隨后可以通過焊接的辦法來填補。
在設計零件的時候，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可以作為支撐結構被去掉。EBM過程的一個優點是：由于在整個加工過程中的低殘余應力，設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，設計師必須考慮過程本身的物理因素。例如，角落部分會表現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預熱步驟提供了更好的零件完整性，但粉末去除是一個挑戰。在預熱步驟中，周圍的固體粉末部分燒結，有時使其難以從長腔中除去。這部分燒結粉末并不流動。如果你加工的是髖關節植入物，這部分粉末必須被去除，否則會對人體存在傷害隱患。對于設計者來說就是需要設計清掃半徑，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）技術的加工過程中，激光系統提供了一個好處，即粉末容易流動。當需要復雜的內腔時，激光加工技術過程提供了去除粉末的優勢。然而，即使粉末更容易流出空腔，粉末必須在應力消除前以及在零件從基臺上分離前去除。因此，如果內部空腔埋在支撐結構中或不能達到真空，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雜性，并增加了整個過程的時間。根據3D科學谷的市場研究，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
在大多數情況下，熱處理都不會改變設計，除非在熱過程中發生顯著的失真。由于殘余應力的影響，很難通過激光熔化的方式來生產大的部件。EBM一般在水平和垂直方向不需要應力消除步驟。
如果在熱處理過程中，幾何失真成為一個問題，可以在設計過程中考慮添加一些選項，例如在薄壁構件周圍加上犧牲的節點或框架，這樣就可以在熱處理過程中提供穩定性。
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化粉末和激光參數，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，設計者還必須考慮過程本身的物理特性。例如，角落會表現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，內腔往往需要一定的暢通性，設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鍵公差要求，必須通過傳統的CNC工藝來達到一致性。設計需要考慮，如何使數控加工更有效。
設計者和制造工程師應該合作，以了解該零件如何在數控加工過程中放置。利用增材制造的優勢，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，以幫助適應后期夾具和刀具的配合工序。
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