有“法”可依，DfAM增材制造設(shè)計沒你想的那么難

安世亞太

2021年7月8日 15:48

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人法地，地法天，天法道，道法自然。 DfAM增材制造設(shè)計的目標是實現(xiàn)由產(chǎn)品性能驅(qū)動的正向設(shè)計。而在沒有逆向參考的情況下，用什么原則來指導DfAM這一正向設(shè)計過程？

DfAM完整流程一覽

DfAM是一種調(diào)整設(shè)計以使制造成本更低、更快或更有效的過程。通過有效的增材制造技術(shù)可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和3D打印制造流程，節(jié)省時間和成本，提高生產(chǎn)效率。

通過實踐和經(jīng)驗的總結(jié)，我們將DfAM增材設(shè)計制造過程劃分為 啟動、設(shè)計、仿真、制造、質(zhì)檢 幾個節(jié)點。鑒于DfAM增材設(shè)計制造的本質(zhì)就在于回歸設(shè)計的本源，面向功能，回歸產(chǎn)品的構(gòu)想。因此要實現(xiàn)全鏈條的控制和設(shè)計，我們的設(shè)計不單單局限在設(shè)計維度，還要把仿真、制造、甚至質(zhì)檢等流程，融合到我們的設(shè)計流程中，把觀念提取出來，統(tǒng)稱設(shè)計流程，或設(shè)計范式，真正為產(chǎn)品正向設(shè)計服務(wù)。

增材設(shè)計制造真正改變的是什么，最重要的部分是 增材思維的設(shè)計 。第一，增材思維現(xiàn)在整體上是一種選擇，一種材料、一種工藝，這種材料和工藝決定了工業(yè)品的基本屬性。比如說從成本上來講，設(shè)備的控件時間是一個核心的要素，時間和成本是直接相關(guān)聯(lián)的。第二， 創(chuàng)新 。增材真正增加附加值的部分就是我們所說的增材思維底層技術(shù)庫，這個是我們核心的增材思維設(shè)計點，因為增材的出現(xiàn)，我們才能有出現(xiàn)梯度混合材料、微通道的設(shè)計、晶格庫的可能性，因為我們有整體的設(shè)計思路，才能做到真正的突破及顛覆性的創(chuàng)新。

我們?yōu)槭裁从忠龇抡婺兀渴且驗槲覀?/span> 對性能有更高的要求 ，我們希望增材產(chǎn)生的產(chǎn)品，應(yīng)力是更小的，抗疲勞是更好的，輕量化是更輕的，這樣的產(chǎn)品才有意義，性能才能提升，真正的從仿真控制成形，和質(zhì)量密切相關(guān)。

還有一個很重要的環(huán)節(jié)是 后處理 ，從現(xiàn)在整個增材行業(yè)來說，后處理的成本占整個成本的 30%-40% ，所以要完整的把所有后處理流程的關(guān)鍵參數(shù)都控制出來，既對性能質(zhì)量有提升，又對成本有控制，只有全鏈條都做到了，我們的產(chǎn)品才能真正進入增材設(shè)計的應(yīng)用，而且增材的使用性才能得到保障，這個產(chǎn)品才能通過增材的認證，才有產(chǎn)業(yè)化的可能性。

DfAM設(shè)計思維重在培養(yǎng)

目前人們對于增材制造這一技術(shù)的認識還很少站在系統(tǒng)高度，統(tǒng)一材料、工藝、設(shè)計、性能、功能等要素，因此造成增材制造各要素之間各自為政、嚴重脫節(jié)，甚至相互割裂對立的現(xiàn)實局面。加速增材制造技術(shù)大規(guī)模商用化的關(guān)鍵，是站在巨人的肩膀上學習增材設(shè)計，縮短學習曲線，避免犯重復(fù)的錯誤。

基于增材思維的先進設(shè)計與智能制造

因此基于增材思維，按照DfAM流程進行增材設(shè)計時，我們整理歸納了一套 設(shè)計策略和準則 ，以這套設(shè)計準則為指南和標尺，指導和確保增材設(shè)計反復(fù)迭代過程及最終設(shè)計結(jié)果符合材料、工藝、設(shè)計、性能、功能等要素統(tǒng)一要求。

基于DfAM的增材設(shè)計策略

DfAM中的增材設(shè)計在現(xiàn)今的工程應(yīng)用分為三個層級：

工藝替換，用增材工藝把傳統(tǒng)設(shè)計的模型打印出來；
適應(yīng)增材的設(shè)計，傳統(tǒng)的零件某些特征不適合增材成型，那么對這些部分進行局部修改；
面向增材的設(shè)計，是重新設(shè)計或創(chuàng)新設(shè)計零件，以最大限度地發(fā)揮增材優(yōu)勢，也是目前我們工業(yè)界最急需的增材思維的設(shè)計。