3D打印的最佳使用案例并不總是顯而易見的。在設計用于3D打印制造的對象時，必須牢記工藝的限制和好處。這些技巧將幫助任何設計師充分利用3D打印服務。

一、不使用現有設計

每個零件的設計應考慮到預期的制造工藝。許多設計師和工程師驚訝地發現，即使是在小批量或一次性的情況下，使用3D打印生產現有零件設計時并不總是那么便宜。

例如，考慮為CNC加工設計的現有零件。該零件需要生產100件，所需材料為SS 304L，可通過DMLS和SLM進行3D打印。當用數控加工生產該零件時，生產成本為每件35美元。但如果將制造工藝改為3D打印，成本將增加到每單位70美元以上。

這是因為規模經濟不適用于3D打印制造，其程度與適用于CNC加工服務和注射成型的程度相同。最具成本效益的生產類型取決于應用和生產單位的數量。

以下是一些經驗法則，指導您在生產塑料零件時的選擇過程：

選擇小于100個單位的3D打印

500臺以下選用數控加工

選擇500多個單元的注塑成型

請注意，在100-500個單位之間有一個灰色區域。這三種技術中的任何一種都可能在經濟上可行，這取決于零件幾何結構、材料和應用。

金屬是另一回事。即使是一次性原型或低生產運行（<100個單位），沒有專門為3D打印設計的零件總是使用CNC加工更經濟有效地制造。下面是我們看到的一些使用金屬3D打印的例子。

二、消除支撐結構

所有3D打印設計師都需要遵循一個簡單的規則：盡可能減少對支撐結構的需求。3D打印是一種增材制造工藝。每層新材料都沉積在前一層上，不能沉積在稀薄的空氣中。支撐結構通常用于打印懸挑和橋梁；這些結構隨后在后期處理過程中被移除。拆除支撐結構總是增加生產成本和時間。這對于金屬3D打印尤其適用，后者的后期制作成本非常高。

有幾種簡單的方法可以減少設計所需的支撐結構：

保持懸挑小于45度。

有輕微角度的懸挑通常不需要支撐。

設計時考慮打印方向。

例如，與其他3D打印流程不同，SLS和MJF打印不需要支持結構。

三、考慮后期處理

除粉和支架是后處理的必要形式，使用前需對物品進行清潔和修整。其他形式的后處理可用于美觀和功能性應用。用金屬3D打印制作的物體可以經過熱處理、表面處理，甚至額外的數控加工，以獲得理想的效果。塑料3D打印對象可以染色、平滑、或水密性處理。

了解設計初始階段的后處理選項。加工將增加生產成本，但它也可以是為特定應用生產3D打印部件的一種很好的方法。

四、創建輕量級結構

輕量化是設計一個盡可能少使用材料的3D打印對象的過程。這使得物件更容易打印，大大降低了生產成本。

利用CAD軟件進行輕量化設計有多種方法。即使是微小的變化也會導致生產成本顯著降低。

晶格結構：大多數計算機輔助設計軟件都可以使用半自動程序來應用減重模式或增加物體的表面積。選擇不影響設計功能的選項。

拓撲優化：仿真驅動的拓撲優化可用于以最少的材料創建強大的結構。智能設計的打印成本更低，甚至可能具有更高的結構完整性。

裝配合并：盡可能將多個零件合并為一個單元。這降低了生產成本，使最終裝配更容易完成。

具有晶格結構和內部冷卻通道的衛星組件。最初的裝配由100個不同的部件組成，這些部件被重新設計成一個零件。

五、增加設計功能

3D打印具有獨特的能力，可以制造具有內部通道的產品。沒有其他制造技術能有效地生產出具有相同質量水平的孔道結構、網格結構或多孔結構。此設計功能有幾個常見的應用程序。

熱交換器：換熱器需要兩種流體或氣體在保持分離的同時通過一個區域。3D打印通道使設計各種應用的復雜換熱器變得容易。

空氣管道：3D打印風管通常用于汽車或其他工業應用。復雜的表面網狀物被用來創造可變的壁厚；這種水平的結構設計幾乎不可能用傳統的制造方法來創造。

有機結構：從蜂巢式六邊形堆疊到蜂窩式植物結構，3D打印幾乎可以模擬任何復雜的自然設計。其中一個設計被用來提供腳手架來修復脊柱損傷。

在3D打印設計中添加通道和復雜結構不會增加制造成本。利用這一點來設計原本不可能創建的零件。為了充分利用3D打印的好處，重要的是要在設計每個零件時考慮到工藝的限制。將要使用的材料量減到最小，并創建一個優于所選生產方法的對象。
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