金属3D打印拥有的巨大潜力足以颠覆传统的产品设计和制造方式；它有助于推动有价值的产品创新，为开创全新业务模式创造机会。博文将探讨增材制造将给市场带来哪些实质性的变化，以及企业应采取何种措施来引领这场制造技术的革命。


之前的文章介绍了增材制造应用阶梯模型中台阶0的增材制造的一些基本功能。本篇将继续介绍阶梯模型的台阶1和台阶2，并深入探讨一些更加高级的增材制造特性。

台阶1—直接零件替换

我们在阶梯模型中向上移动一级，来到零件制造阶段，但这仅是对现有零件的复制。这里只有制造工序发生变化，而零件的几何形状并未发生改变。这个阶段可实现增材制造的另外两个功能：

a.近净成型制造

相较于切削式加工方法，增材制造的一个重要特性是，材料浪费非常少。我们要考虑批量生产，那么单位浪费率就变得十分重要。

在航空航天领域，BTF比率（原材料与成品零件之间的重量比值）是衡量加工效率的一个关键指标 — 在生产过程中，有多少原材料成为了切屑？增材制造是一种“近净成型”工序，尽管通常仍需要一些后处理操作，用于确保成型体成功的必要支撑结构也属于一种材料浪费。增材制造并非完美无瑕，但它带来的优势却极具吸引力，GKN Aerospace就是一个例子：


b.本地化生产

增材制造无需模具，能消除与模具制造相关的高昂固定成本，有助于提高小规模制造企业的经济效益 —即使是一家小型企业，也能获得成本竞争优势，同时凭借临近客户的便利性，可提供更优质的服务。可借此机会革新现有供应链，或改造现有供应链以提高响应速度。


台阶2-零件集成

这是开始改变产品设计的第一步，以便充分利用增材制造能够加工复杂形状的特性。在这种情况下，希望通过将多个零件集成到单一且完整的加工件中，精简产品中的零件数量。这一级台阶，有三个增材制造功能可发挥作用：


a.多特征部件

增材制造允许为部件设计细节特征，然后只需一次操作便可完成加工，无需额外的流程步骤。可消除工艺的复杂性，转而将其注入到零件中。将多个加工步骤合并为单一的增材制造操作，自动加工出的单一加工件便可替代复杂的装配流程，降低模具成本、缩短总加工时间以及缩短交货时间等。



b.消除结合点

在产品设计中，对传统制造过程无法一次完成的复杂形状，需加入接合点。接合点是指配对特征、紧固件、插头、垫片和密封圈等。它们会增加产品的零件数量、重量、加工和装配时间，也会导致产品结构中出现薄弱环节，各部件之间匹配不佳，埋下故障和性能隐患。因此最好避免接合点！

增材制造可在一次操作中加工出复杂形状 —例如下图所示的扭曲状波导管，有助于节省装配成本，提高长期使用效益。


c.连环结构

可在一次增材制造过程中生产具有连环结构的部件，无需进一步装配操作。如此可制造出外观整洁、极具吸引力的多功能零件。

金属3D打印拥有的巨大潜力足以颠覆传统的产品设计和制造方式；它有助于推动有价值的产品创新，为开创全新业务模式创造机会。博文将探讨增材制造将给市场带来哪些实质性的变化，以及企业应采取何种措施来引领这场制造技术的革命。


之前的文章介绍了增材制造应用阶梯模型中台阶0的增材制造的一些基本功能。本篇将继续介绍阶梯模型的台阶1和台阶2，并深入探讨一些更加高级的增材制造特性。

台阶1—直接零件替换

我们在阶梯模型中向上移动一级，来到零件制造阶段，但这仅是对现有零件的复制。这里只有制造工序发生变化，而零件的几何形状并未发生改变。这个阶段可实现增材制造的另外两个功能：

a.近净成型制造

相较于切削式加工方法，增材制造的一个重要特性是，材料浪费非常少。我们要考虑批量生产，那么单位浪费率就变得十分重要。

在航空航天领域，BTF比率（原材料与成品零件之间的重量比值）是衡量加工效率的一个关键指标 — 在生产过程中，有多少原材料成为了切屑？增材制造是一种“近净成型”工序，尽管通常仍需要一些后处理操作，用于确保成型体成功的必要支撑结构也属于一种材料浪费。增材制造并非完美无瑕，但它带来的优势却极具吸引力，GKN Aerospace就是一个例子：


b.本地化生产

增材制造无需模具，能消除与模具制造相关的高昂固定成本，有助于提高小规模制造企业的经济效益 —即使是一家小型企业，也能获得成本竞争优势，同时凭借临近客户的便利性，可提供更优质的服务。可借此机会革新现有供应链，或改造现有供应链以提高响应速度。


台阶2-零件集成

这是开始改变产品设计的第一步，以便充分利用增材制造能够加工复杂形状的特性。在这种情况下，希望通过将多个零件集成到单一且完整的加工件中，精简产品中的零件数量。这一级台阶，有三个增材制造功能可发挥作用：


a.多特征部件

增材制造允许为部件设计细节特征，然后只需一次操作便可完成加工，无需额外的流程步骤。可消除工艺的复杂性，转而将其注入到零件中。将多个加工步骤合并为单一的增材制造操作，自动加工出的单一加工件便可替代复杂的装配流程，降低模具成本、缩短总加工时间以及缩短交货时间等。



b.消除结合点

在产品设计中，对传统制造过程无法一次完成的复杂形状，需加入接合点。接合点是指配对特征、紧固件、插头、垫片和密封圈等。它们会增加产品的零件数量、重量、加工和装配时间，也会导致产品结构中出现薄弱环节，各部件之间匹配不佳，埋下故障和性能隐患。因此最好避免接合点！

增材制造可在一次操作中加工出复杂形状 —例如下图所示的扭曲状波导管，有助于节省装配成本，提高长期使用效益。


c.连环结构

可在一次增材制造过程中生产具有连环结构的部件，无需进一步装配操作。如此可制造出外观整洁、极具吸引力的多功能零件。