3D打印工艺加工设计时需要考虑哪些因素(2)
粉末熔化及脱粉的优缺点
图：如果内部空腔里有隔阂部分或不能通过真空去粉的目的，常见的办法是添加孔的结构（左上），这些孔随后可以通过焊接的办法来填补。
在设计零件的时候，一个重要考虑因素是如何去除粉末。电子束熔炼（EBM）最好的做法是需要在基台上建造一定的余量，特别是如果零件有严格的几何形状要求。不锈钢板可能会影响建造的前几层，所以留至少3mm至5mm的部分用作建造余量，这3mm到5mm可以作为支撑结构被去掉。EBM过程的一个优点是：由于在整个加工过程中的低残余应力，设计仅需要较少的支撑，并且零件通常容易脱落。
图：当考虑到后期的精加工处理，设计师必须考虑过程本身的物理因素。例如，角落部分会表现出比平表面更积极的材料去除率，所以轮廓公差（虚线）的位置在弯曲部分会留有更大的去除余量。
电子束熔炼（EBM）过程中，一大考虑因素是粉末的去除，一方面，EBM预热步骤提供了更好的零件完整性，但粉末去除是一个挑战。在预热步骤中，周围的固体粉末部分烧结，有时使其难以从长腔中除去。这部分烧结粉末并不流动。如果你加工的是髋关节植入物，这部分粉末必须被去除，否则会对人体存在伤害隐患。对于设计者来说就是需要设计清扫半径，同时最大限度地提高视线腔，使粉末去除更容易。
激光粉末床融化（LPBF）技术的加工过程中，激光系统提供了一个好处，即粉末容易流动。当需要复杂的内腔时，激光加工技术过程提供了去除粉末的优势。然而，即使粉末更容易流出空腔，粉末必须在应力消除前以及在零件从基台上分离前去除。因此，如果内部空腔埋在支撑结构中或不能达到真空，就需要在零件的某些部位增加粉末去除的设计，常见的是添加孔到所建的模型中，事后这些孔通过补焊的方式来去除。
图：零件通过增加孔的方式以方便粉末去除。
激光加工过程中，零件和基台基本上是焊接在一起的，这增加了零件拆卸的复杂性，并增加了整个过程的时间。根据3D科学谷的市场研究，零件必须用机械方法如电火花线切割或锯带来切除。电火花线切割是一个更准确的过程，所以在设计的时候去除余量基本在3mm厚，而如果用锯来分离零件，建议至少添加5mm的余量。
热处理
在大多数情况下，热处理都不会改变设计，除非在热过程中发生显著的失真。由于残余应力的影响，很难通过激光熔化的方式来生产大的部件。EBM一般在水平和垂直方向不需要应力消除步骤。
如果在热处理过程中，几何失真成为一个问题，可以在设计过程中考虑添加一些选项，例如在薄壁构件周围加上牺牲的节点或框架，这样就可以在热处理过程中提供稳定性。
表面光洁度补偿
表面光洁度也取决于零件表面的建构方向，顶面可以相对光滑，垂直的表面通常比较粗糙但具有一致的光洁度，与基台所呈角度越趋向90°，表面越粗糙。一般来说可以通过优化粉末和激光参数，提高表面光洁度。不过粉末颗粒大小、激光功率、以及加工时间和表面光洁度之间存在着一定的相互制约，这需要全方面的权衡。
为了达到要求的表面光洁度，可以通过后期的机加工来完成，这就需要考虑材料的去除率和补偿，例如，如果需要去除0.05cm的厚度，在设计的时候就需要添加0.05cm。以便后处理后，零件将符合要求的尺寸公差。
当试图补偿表面光洁度时，设计者还必须考虑过程本身的物理特性。例如，角落会表现出更积极的材料去除率，所以必须在这些位置提高轮廓公差。
除了外部表面光洁度，内腔往往需要一定的畅通性，设计者必须考虑这些材料去除率和补偿。
机加工
如前所述，大多数零件必须通过机加工的方法来获得所需要的精度。3D打印过程不能达到关键公差要求，必须通过传统的CNC工艺来达到一致性。设计需要考虑，如何使数控加工更有效。
设计者和制造工程师应该合作，以了解该零件如何在数控加工过程中放置。利用增材制造的优势，一些必要的标签、引脚、孔、槽，甚至临时处理部分都可以添加到打印过程中，以帮助适应后期夹具和刀具的配合工序。
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