增材制造设计：仿生学和流体力学
铣头思维的终结：拓扑优化和无损 CFD 通道。
1。简介：停止像磨坊主一样思考
公司在开始 3D 打印时可能犯的最大错误是将铣削零件按原样装入 3D 打印机。 3D 打印一块钻有孔的钢块要花一大笔钱（因为粉末量和打印时间要花钱），而且太重。
增材制造的真正威力只有通过增材制造设计 (DfAM) 才能展现。这意味着完全抛弃铸造和铣削技术中的构造规则，并从头开始创建组件（通常以自然为模型）。
DfAM 的目标是什么？
DfAM 最大限度地提高组件的性能（重量、冷却能力、刚度），同时最大限度地减少打印时间（粉末量、支撑结构）并将多个单独的零件集成到单个整体块中（零件整合）。
2。仿生学：拓扑优化和生成设计
大自然不会浪费材料。骨头只有在力线延伸的地方才会生长得牢固。
该算法由 DfAM 工程师使用（拓扑优化）。您在软件中定义：“该组件在三个点处用螺钉固定，并且必须在第四点处支撑 500 公斤的重量。”人工智能计算力线并几乎删除所有不承载力的材料。结果通常是骨骼有机（仿生）结构，比铣削零件轻 60%，但承载的负载完全相同。使用数控铣床根本不可能生产出这样的形状。
3。流体力学（CFD）：直管的末端
在铣削和钻孔中，只有直线和 90 度角。当空气或水流过 90 度角时，会发生巨大的湍流、死水区和流动失速（压力损失）。
在 3D 打印中，冷却通道或排气歧管可以完全有机、流畅地设计，并具有完美的半径（无邻接边缘）。流体动力学模拟 (CFD) 指导设计。液压块通常由 15 个螺栓连接的铝块（每个密封件都有可能发生故障）组成，在 DfAM 中合并为拳头大小、具有曲折内部通道的无泄漏钛块。
4。适印性：支持最小化
仿生学很漂亮，但组件也必须能够经济地打印。
DfAM 的一个关键部分是采用仿生设计，使其能够“自支撑”。这意味着所有悬垂部分必须设计成超过 45 度的角度，对圆孔使用泪滴形孔，并将组件与建筑板完美对齐。每个避免的支撑块都节省了昂贵的钛粉和手工返工。
5。结论：人是瓶颈
如今，机器几乎可以打印 CAD 可以生产的任何东西。瓶颈在于在大学接受了数十年铣削设计培训的工程师的思维方式。 DfAM 是一个全新的领域，它结合了数学、生物学、流体力学和增材制造工艺知识，生产的组件比机械工程更让人想起外星技术。