Formlabs：如何做面向SLA和SLS工藝的增材制造設計

2023年2月15日，F(xiàn)ormlabs舉辦了一場題為“面向增材制造設計方案”的線上研討會，F(xiàn)ormlabs大中華區(qū)應用工程師Tim 從以下7個方面介紹了如何運用面向增材制造的設計來優(yōu)化3D打印。

什么是面向增材制造設計？

面向增材制造設計（Design for Additive Manfacturing，簡寫DfAM）是指設計師試圖利用增材制造（AM）獨特的優(yōu)勢來創(chuàng)建產(chǎn)品的過程。DfAM應該遵循將用于生產(chǎn)產(chǎn)品的AM技術的特定工藝約束。

增材制造的優(yōu)勢

增材技術有眾多的優(yōu)勢，比如：可以制造復雜度高的零件、即時裝配、零件合并、大規(guī)模定制、設計自由度、輕量化、按需制造。

然而要充分發(fā)揮增材制造技術的優(yōu)勢，還需要在設計階段就能夠面向增材制造而設計。通過一些微小的零件形狀更改讓零件的設計更適應增材制造工藝；通盤考慮整個產(chǎn)品的功能和裝配方式，以及零件幾何形狀的更改讓增材制造工藝為產(chǎn)品增值。

Tim介紹了GE公司此前發(fā)布的一個著名的增材制造和DfAM案例，由于考慮直接使用增材制造技術來生產(chǎn)這個部件，GE對部件進行了重新的設計，將300個零件融合為一個部件，可以直接用增材制造技術打印出來。

在Formlabs的客戶中，同樣是通過面向增材制造的設計來制造了一款吸盤，助力碳纖維產(chǎn)品公司實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)方案。

如何運用面向增材制造設計？

首先需要根據(jù)應用的定位，決定是否需要面向增材制造設計或者需要應用多少。然后根據(jù)具體的增材制造工藝，采取不一樣的設計規(guī)則。

3D打印在整個產(chǎn)品開發(fā)的生命周期都有應用，但對于制造快速原型，DfAM的應用空間較小，主要目的是為了提高打印的成功率。而對于夾具、模具、小批量制造成品，DfAM則具有較大的應用空間，其目的是為了增材制造的效率更高，并利用增材制造的優(yōu)勢增加產(chǎn)品新的價值。

Formlabs目前主要擁有SLA和SLS兩大技術，在設計之前需要先了解這兩種技術工藝的特點。

首先是倒置式的SLA 3D打印工藝，其打印時零件倒掛在打印平臺下方，打印出的零件具有支撐結構，需要從平臺上移除部件并拆除支撐，最后進行二次固化。

在這種的工藝特點下，使用SLA 3D打印一般需要遵循以下設計規(guī)則：

1. 避免實心塊狀結構；
2. 添加倒角/圓角；
3. 避免杯狀結構；
4. 添加加強筋/翼片。

對于選擇性激光燒結（SLS）工藝，可利用高功率激光將尼龍粉末精確熔合成輕質(zhì)、堅固的部件，這種工藝的物理約束主要來自熱脹冷縮。

因此SLS 3D打印一般設計規(guī)則包括：

1. 避免實心塊狀結構；
2. 設計均勻厚度；
3. 晶格結構；
4. 添加倒角/圓角；
5. 即時裝配；
6. 零件合并。

最后，Tim還介紹了DfAM中流行的拓撲優(yōu)化、創(chuàng)成式設計、晶格結構等技術，并展示了相應的設計案例。

詳細的研討會內(nèi)容，請掃描下方二維碼觀看直播回放視頻。

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