制造商在面对引入增材制造的时候，通常思路会不由自主的锁定要用3D打印技术来加工当前为机加工而设计的零件，有的时候出发点是专注于生产效益，比如说为了节省材料，因为通过机加工往往需要切除大量的金属材料。而就目前的3D打印尤其是金属3D打印成本来说，除非加工的是比较贵重的金属，通常为了节约材料而引入3D打印往往会发现3D打印带来的单件成本更高。

那么制造商通常会感到困惑，一方面无论是政府层面还是社会各界，都在强调应该给予增材制造足够的重视，而另一方面增材制造技术如何与现有的生产技术结合却是件让人迷茫的事情。本期，通过案例来与网友一起体验增材制造的引入需要做的战略准备。

为了更好的理解增材制造设计思路的出发点有哪些，引用金属3D打印设备制造商雷尼绍的分类方式：生产效益往往包括更少的材料浪费，更少的模具费用，更短的加工时间，更简单的组装要求，自动化等等；产品效益包括更轻的产品（例如：轻量化节约燃油等等），更快的新产品投放速度，更高的产品可靠性，更高的产品性能，更好的适应性，更具吸引力的产品，减少库存，更快的反应性。

产品效益（综合效益）是制造商容易忽视的一个思路方向，要提高产品效益就需要在现有的零件基础上进行为了增材制造而设计的产品性能结构优化，或者是抛开现有的产品设计，从零开始完全为了增材制造而设计。

当然，要提醒的是并不是每个制造商都有自由度制造新设计的零件，通常一个新设计的零件要通过重重认证是非常困难的事情。在这种情况下，只考虑产品的生产效率是对的。

案例研究－液压歧管
先看一下液压岐管常见的设计问题：下图是一个经典的能承受200-500 bar压力的液压歧管。这个组件包括一个简单的电路组成的双止回阀、磁阀及其相关的出口端口。

上图：液压岐管的关键组成结构

常规设计-液压块
传统的液压块如下图，这种设计重量是4.6公斤（10磅）。

这种传统阀块的好处是：设计阶段是相对直来直去。它的局限性是我们得到的是次优的流体传热性能，并且由于交叉钻孔管道网络的加工限制，使得阀块大又重。不仅多用了材料还带来了阀块性能上的妥协，而且在内部通道中还需要八个额外的压塞部件来调整内部压力。

增材制造设计战略－在原有基础上优化
从优化产品的性能来出发，从提取流体路径开始，包括那些交叉钻孔设计，这跟传统机械加工从一个坚实的金属块开始不同，这一步需要把传统加工流体并不通过而只是为了加工需求而钻的孔的这部分设计去掉，留下那些流体会经过的管道和功能歧管。

通过雷尼绍的AfAM设计平台，软件计算提取的管道所需要承担的压力要求，然后决定增材制造的加工方向，并且增加管路之间的连接结构为管路成为一个整体提供有效支撑，并且在增材制造过程中实现支撑目的。最后来决定那些需要通过机加工进一步车削来实现精确的接口的部分。

通过这个过程，液压阀块达到只有1公斤的重量（2.2磅），减重了78%。不仅减重，还带来了改进的流量性能，并且没有压力插头。

我们了解到如此好的进展仍有一定的局限性。一方面，水平通道部分需要支撑，所以事先必须留有足够的材料来实现支撑目的。另外，这样轻量化的部件自然不如原来的阀块刚性强，这些因素都可能会使加工过程复杂化。

增材制造设计战略－为增材制造而从零开始设计
完全的排开原有的产品设计，从零开始的设计是可能的吗？当然，这一切能实现的基础是围绕着产品的性能要求。

在实现产品性能的过程中，设计上一方面可以将所有的阀门都指向同一个方向，这样减少了对支撑的需要，同时也最大限度地减少所需的连接通道的材料。

紧凑的设计也从本质上提高了组件的刚性。不仅如此，还可以巩固出口的设计，这样的设计方法带来了重量仅0.4公斤（0.88磅）的结果。

制造商在面对引入增材制造的时候，通常思路会不由自主的锁定要用3D打印技术来加工当前为机加工而设计的零件，有的时候出发点是专注于生产效益，比如说为了节省材料，因为通过机加工往往需要切除大量的金属材料。而就目前的3D打印尤其是金属3D打印成本来说，除非加工的是比较贵重的金属，通常为了节约材料而引入3D打印往往会发现3D打印带来的单件成本更高。

那么制造商通常会感到困惑，一方面无论是政府层面还是社会各界，都在强调应该给予增材制造足够的重视，而另一方面增材制造技术如何与现有的生产技术结合却是件让人迷茫的事情。本期，通过案例来与网友一起体验增材制造的引入需要做的战略准备。

为了更好的理解增材制造设计思路的出发点有哪些，引用金属3D打印设备制造商雷尼绍的分类方式：生产效益往往包括更少的材料浪费，更少的模具费用，更短的加工时间，更简单的组装要求，自动化等等；产品效益包括更轻的产品（例如：轻量化节约燃油等等），更快的新产品投放速度，更高的产品可靠性，更高的产品性能，更好的适应性，更具吸引力的产品，减少库存，更快的反应性。

产品效益（综合效益）是制造商容易忽视的一个思路方向，要提高产品效益就需要在现有的零件基础上进行为了增材制造而设计的产品性能结构优化，或者是抛开现有的产品设计，从零开始完全为了增材制造而设计。

当然，要提醒的是并不是每个制造商都有自由度制造新设计的零件，通常一个新设计的零件要通过重重认证是非常困难的事情。在这种情况下，只考虑产品的生产效率是对的。

案例研究－液压歧管
先看一下液压岐管常见的设计问题：下图是一个经典的能承受200-500 bar压力的液压歧管。这个组件包括一个简单的电路组成的双止回阀、磁阀及其相关的出口端口。

上图：液压岐管的关键组成结构

常规设计-液压块
传统的液压块如下图，这种设计重量是4.6公斤（10磅）。

这种传统阀块的好处是：设计阶段是相对直来直去。它的局限性是我们得到的是次优的流体传热性能，并且由于交叉钻孔管道网络的加工限制，使得阀块大又重。不仅多用了材料还带来了阀块性能上的妥协，而且在内部通道中还需要八个额外的压塞部件来调整内部压力。

增材制造设计战略－在原有基础上优化
从优化产品的性能来出发，从提取流体路径开始，包括那些交叉钻孔设计，这跟传统机械加工从一个坚实的金属块开始不同，这一步需要把传统加工流体并不通过而只是为了加工需求而钻的孔的这部分设计去掉，留下那些流体会经过的管道和功能歧管。

通过雷尼绍的AfAM设计平台，软件计算提取的管道所需要承担的压力要求，然后决定增材制造的加工方向，并且增加管路之间的连接结构为管路成为一个整体提供有效支撑，并且在增材制造过程中实现支撑目的。最后来决定那些需要通过机加工进一步车削来实现精确的接口的部分。

通过这个过程，液压阀块达到只有1公斤的重量（2.2磅），减重了78%。不仅减重，还带来了改进的流量性能，并且没有压力插头。

我们了解到如此好的进展仍有一定的局限性。一方面，水平通道部分需要支撑，所以事先必须留有足够的材料来实现支撑目的。另外，这样轻量化的部件自然不如原来的阀块刚性强，这些因素都可能会使加工过程复杂化。

增材制造设计战略－为增材制造而从零开始设计
完全的排开原有的产品设计，从零开始的设计是可能的吗？当然，这一切能实现的基础是围绕着产品的性能要求。

在实现产品性能的过程中，设计上一方面可以将所有的阀门都指向同一个方向，这样减少了对支撑的需要，同时也最大限度地减少所需的连接通道的材料。

紧凑的设计也从本质上提高了组件的刚性。不仅如此，还可以巩固出口的设计，这样的设计方法带来了重量仅0.4公斤（0.88磅）的结果。