3D打印工艺加工设计时需要考虑哪些因素
增材制造技术在加速发展并成为一种强大的生产技术，一个明显的差距是大多数的设计工程师是在传统的减材制造教育中成长的，转换这一思维模式将需要花费很多努力。不仅仅是调整一些规则，而是完整的教育和实践的演变。当设计师被要求通过3D打印实现创造性和创新性时，全新的设计思路就需要围绕着符合产品功能的要求以及满足增材制造技术的特点来展开。
传统的减材制造是从一块毛坯料开始的，减材制造对设计带来的局限要求通过几十年严格的规则和指导已经占据了设计师的大脑。增材制造思维只能通过快节奏的方法迅速刷新设计师的思路，通过快速训练和重新审视他们的设计来切换到为增材制造而设计的轨道上。重要的是设计师需要认识到，虽然增材制造的“复杂性是免费的”，仍然有很多限制因素需要考虑，这就需要增材制造的指导方针，包括对成本、时间和质量的考虑。
优化设计
几十年来，设计、制造和成本都“住在一个屋檐下”，理解这三者之间的关联十分重要。对于增材制造来说，尤其需要考虑这三者的相互影响因素。传统的设计需要几个星期或几个月才能实现和制造。根据3D科学谷的市场研究，增材制造周期有时很快，设计故障有时候隔夜就可以立即识别。这些设计、制造和成本的迭代发生的那么快，可以相互借鉴和融合成一种优化设计的方法论。
为增材过程而设计
当前增材制造的设计过程通常从现有的设计开始，特别是当有了对当前零件实现轻量化的需求时。零件的选择过程、材料选择和工艺选择这些本身就是一个课题。当选择了需要优化的零件，你可以启动CAD软件包，并创建增材制造设计。
设计周期不是线性的，在每个设计阶段你都面临很多选择。设计迭代取决于哪些参数必须优化。例如，当交货时间紧迫的时候，你可能需要降低产品高度，且考虑多光束的加工条件，并通过独特的设计减少后处理步骤的需要。
图：粉末去除的例子，黑线显示粉末回收系统中的压缩空气可以到达腔内的视线距离。
材料的性质不同
增材制造合金的性能不等同于锻造合金或铸造合金，增材制造材料有着自己的设计体系，由于增材制造过程中遇到温度梯度变化，材料性能和微观结构可以是各向异性的。热处理可以改变微观结构，使其变得更加各向同性，但一些方向上不同的几何效应可能仍然存在。根据3D科学谷的市场研究，重要的是理解材料/工艺的组合选择。甚至是成型方向对于加工的结果都会带来明显的影响。
考虑后处理
增材制造需要考虑两种类型的CAD模型，一种是最终的几何形状，包括基准的确定、加工尺寸公差要求、表面光洁度要求等。另一个同样重要的CAD模型是供3D打印设备识别加工的模型，这个模型中可补孔、可增加支撑结构、增加加工余量。
图：设计光滑的表面，而不是有许多不连续的表面，容易粉末的脱离。
不同的后处理步骤取决于所使用的材料和技术。例如，电子束熔化（EBM）技术，则不需要消除应力或机械分离零件与基台，但确实需要去除部分烧结粉末。激光粉末床融化（LPBF）技术则需要消除应力，并通常需要通过电火花线切割或锯带过程将零件从基台板上拆卸下来。所有金属3D打印的热处理通常包括热等静压（HIP）工艺，以减少材料内的空隙和孔隙率。另外，有些材料可能需要热处理以达到所需的微观结构要求。更全面的信息，请参考3D科学谷发表的《3D打印后处理的“门道”》。
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