3D打印金属需求越来越多

随着魔猴网客3D打印金属的需求越来越多，魔猴网感觉急需普及金属3D打印如何设计——大众对于金属3D打印还存在着这样或者那样的误解，而厂家也有意无意夸大工艺能力。魔猴网也希望能通过自己的一些努力，能对大家的设计实践工作有一定帮助，推动金属3D打印在中国的发展。

在介绍金属3D打印设计规则前，还有个问题需要和大家明确下，在谈金属3D打印生产的时候，不是替代生产已有部件，这是大众最常见的误解之一，生产已有的部件，可以说绝大多数情况金属3D打印不占优势；不管是机加工，铸造，钣金和焊接，传统的工艺都非常成熟，可以由传统工艺乘除的传统部件，无论成本还是效率，金属3D打印不占优势。当然，如果只是想做个原型，金属3D打印也还是有应用的，好处是快，而且可以用跟最终产品一致的材料，这是金属3D打印的比较传统应用。

金属3D打印就是通过金属3D打印设计来达到综合成本降低的目的。通过金属3D打印要达到四大目的：

减少零件的个数；减轻重量；减少装配；制作高复杂零件，通过这“三减一高”来达到降低综合成本的目的；

大部分参加比赛选手所展示的的设计都满足了原有的约束条件，都能满足安装和强度要求，还大幅减轻了重量，最后的获胜者参赛品重量为327g，几乎是原来重量的十分之一，确切的讲是是原来重量的16%！ 这对于“寸重寸金”的航空业来说，无疑是一次革命；每一个减少1706g重量，相当于每年减少几十万的燃料费，减少上万吨的碳排放；这就是3D打印的综合成本，不是单单制造成本，而是考虑综合的效应，这对于减重需求强烈的航空业非常明显，优势巨大。不仅是航空业，金属3D打印所能做的随行冷却模具，也有类似的综合成本优势，有机会魔猴在展开了给大家讲一下。

首先第一点，金属3D打印和其他3D打印一样，都要求3D数字文件满足实体性、水密性等等基本要求，魔猴网在之前已经有了总结，不太了解的同学可以移步到3D打印设计规范，看看3D打印的基础设计规范。

再来聊一下金属3D打印的具体要求：

1、最小细节特征

最小细节特征不小于0.15mm,也就是说小于0.15mm的特征、细节，有可能会被忽略，表现不出来。比方说一个0.1的卡槽，尽管最小光斑可以小于0.15mm，由于细节是有特征的，特征有可能被忽略；

2、最小壁厚

最小壁厚可以达到0.2mm,但建议不要小于0.5mm, 最小壁厚还跟物品的结构，还跟物品的高度和壁厚的比值有关，一般来讲这个比值不要超过40，超过40就有可能发生走形的情况；

3、表面光洁度

表面的粗糙程度，光滑程度和三个因素有关：

A、打印材料；

B、建造参数；

C、零件摆放方向；

在不同的打印情况下，表面粗糙度的情况，设备，形状，摆放等等，都对表面有影响，总体来说垂直比倾斜表面好，倾斜上表面好于下表面。

4、支持结构

A、与打印平台连接；

B、保住零件的形状；

C、防止翘边；

因此，金属3D打印有可能产生大量支撑结构，这就造成了两个问题，一个就是额外的费用，这里有个“秘密”，魔猴网在线报价涉及到支撑都是给的最低价格，有很多甚至直接免费没有算支撑，对于金属3D打印，这对魔猴网来说是比较吃亏，对广大用户确是利好，这也许就是传说中的“老板疯了”；第二个就是额外的工序，主要是指去支撑，有时候支撑去的让人怀疑人生，这毕竟是金属支撑，不是塑料支撑，打磨也是痛苦。那怎么办？就这么忍受吗？其实不应该，应该发挥3D打印所能带来的设计自由度，设计出来支撑很少，性能更好的部件。

支撑产生的角度不同的设备和材料可能不一样，多数情况下，单靠粉末来支撑倾斜角是不够的。

5、悬空

横截面上面一层比上一层大，就产生了悬空。金属3D打印对悬空的容忍度是比较低的，大于0.5 mm的悬空就会产生问题。

6、桥接结构

桥接结构所允许的距离大约是2mm，还是比较小的。

7、内应力-翘曲

内应力是金属3D打印所必须要面对的一个问题，当打印物品的横截面变化很大的时候容易产生比较大的内应力，另外大面积平整表面，也会产生很强的内应力，这种内应力非常大，可以把打印基座拉变形，甚至切断螺栓。这需要我们在设计的时候，避免横截面突然由较小变到交大，要逐步过渡；另外避免使用大面积平整平面，换个思路想一下，如果需要一块比较平整的平面，为啥要用3D打印呢？

8、其他设计技巧

金属3D打印非常适合打印网格状的结构，这些网格状的结构，很适合做内支撑，既能减重，强度还能保留；

要考虑打印完毕后支撑的去取和粉末的去除，要留出支撑和粉末去除的入口，不能打完了支撑被永久封到了内部。

总结来说，金属3D打印开启了全新的设计选项，解放了设计的自由度，让更多的设计可能变为了现实。但是，金属3D打印不会取代传统的制造方式，各有所长，互为补充。了解金属3D打印的规范，才能最大程度得到金属3D打印的好处，希望能帮助到需要金属3D打印的朋友们，这也是魔猴网的一点小心意。