平衡数控加工和3D打印金属零件

建造与切割金属部件

正如在本设计技巧的开头所提到的，牢固掌握用于制作它们的过程是很重要的。我们知道这对许多工程师来说可能是常识，所以请耐心听我们讲几段。

的Protolabs使用的五种增材制造技术(这在所有3D打印过程中占据了最大的份额)，DMLS是唯一一个打印金属的。与任何粉末床印刷工艺类似，它使用激光(或激光)在机器的构建腔内融合面粉大小的金属粉末颗粒。从下往上开始，机器一次熔覆一层纸薄的工件，在每道工序后，用复涂刀片将新鲜粉末拖过顶部，直到零件完成。

相比之下，机械加工使用超硬刀具来去除金属，或者通过旋转刀具对着固定工件旋转(铣削)，或者通过移动固定刀具对着旋转工件旋转(车削)。加工过程远比这个微观解释要复杂得多，但现在重要的是要知道，加工继承了DMLS留下的东西。换句话说，DMLS是在单层中添加材料。机械加工去除材料，有时是大块的，但有时非常轻，以获得良好的表面光洁度。

金属零件的精度考虑

尽管DMLS可以创建极其复杂的形状，否则可能无法制造，但它并非没有局限性。首先，当激光工作时，金属会发生明显的加热和冷却，产生内应力，必须通过后期热处理来消除。这对设计零件的人来说意义不大，除了应力缓解等同于一定数量的零件运动，因此会损失一些精度。这是一个原因——尽管不是唯一的原因——为什么即使是设计良好的dmls生产的零件也需要加工公差小于±0.1mm的任何零件特征。

完成DMLS离开的地方

DMLS和机加工相结合的另一个原因是表面光洁度。在垂直或水平表面上，DMLS产生的零件粗糙度大约等于砂型铸造。所有其他表面都将看到一定数量的台阶，这种效果在很大程度上取决于零件在建造室中的位置。如果你的部分设计需要一个光滑的完成，它将需要喷砂，砂，或很可能机械加工。这最后一部分是没有什么大不了的，除非你的部分设计要求一个精细的表面上的铣刀，钻，或车削工具不能达到。无论哪种情况，在提交给Protolabs时，一定要在CAD模型上调用这些关键特征，以便可以识别需要二次处理(包括加工)的特征。

移除DMLS支持

在设计增材制造中的金属零件时，还应考虑支撑结构。DMLS有点像建造一座金属沙堡——没有贝壳和小树枝来支撑，堡垒就会倒塌，边缘就会崩溃。对于DMLS，需要类似脚手架的支撑来防止半熔融金属下垂、卷曲或其他不正常的行为。通常情况下，这些支撑可以用Dremel工具去除，但是当需要更大的零件体积时，或者当工件前往机械车间进行前面提到的钻孔，铣削或车削操作时，机械加工可能是首选方法。

夹具印刷零件

与DMLS不同的是，DMLS只需要一个简单的“构建板”来完成工件，而加工的零件必须夹紧、用螺栓固定或以其他方式安全地固定在机器上，以防止切削工具引起的运动。如果您的3D打印工件完全由弯曲的有机形状组成(这是3D打印的最大吸引力之一)，那么机械师如何将其挂在车削或铣削上?请咨询Protolabs的应用工程师，但您可能需要设计一对平行表面或一些安装孔，以便夹紧3d打印工件进行加工。

考虑可加工性

最后，还有需要考虑的金属。DMLS使用的激光并不真正“关心”金属的硬度或韧性，但切割工具肯定会。DMLS以其3D打印航空航天和医疗级金属(如钛、铬镍铁合金、钴铬合金等)的能力而闻名，尽管可能需要不同的激光参数和制造速度，但它这样做相对不受影响。另一方面，加工这些相同的金属，需要更浅的切割深度，更慢的速度和进给量(这里有一点机械加工的意思)，并且会消耗更多的刀具和加工时间。要查看所有用于加工和3D打印的Protolabs金属选项，请前往材料对比指南。除了指南的列表，你可能还有其他与材料相关的问题。例如，如果Protolabs不加工某种材料，这并不一定意味着我们也不会在3D打印中对其进行后加工——我们可能会。对于这些具体问题，请致电877-479-3680联系我们的应用工程师(电子邮件保护)。

结合复杂的金属制造工艺

总体要点是:实际上，您可以将3d打印和机械加工这两种方法的优点结合起来用于金属部件，但要仔细考虑本文所介绍的设计选项。加工和金属3D打印都是深奥而复杂的技术，只有理解每一种技术如何影响你的设计项目，才能取得成功。提出问题，拥抱每一个过程，并理解两者在制造中是紧密的合作伙伴。

如果您的金属零件设计可以受益于3D打印和CNC加工的结合，您可以在3D打印报价过程中指出。上传CAD文件时，选择自定义完成选项并添加注释，指定需要额外完成的特征或表面。您还可以附加文档，如图纸，以确定公差，表面处理和其他制造要求。