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“零件整合”通常被認為是增材制造技術的最大優勢之一。
一個復雜的組件，可以合并成一個可以3D打印出來的單一部件。這樣就能減少緊固件、消除連接點、簡化供應鏈。這聽起來很有吸引力。
但這種說法也常常被誤解，因為將12個零件變成1個，這本身的成就僅在于設計。而真正的問題在于，究竟在解決什么問題？
大多數裝配體的存在都有其原因。它們并非隨意組合，而是反映了傳統制造工藝的種種限制，如加工能力的局限性、刀具的使用、材料分離、熱管理、維護要求以及裝配順序等。
當這些組件被合并為一個單一零件進行3D打印時，人們很容易傾向于將它們簡化成單一的幾何體。有時這樣做確實可行，但往往會引發新的問題。
接口消失了，加工空間也隨之消失；緊固件被移除，可調節性也隨之喪失；零件被組合在一起，公差卻更難控制。如果不了解原始裝配體中每個組件的功能，整合就只會流于表面。
這正是許多面向增材制造的設計（DfAM）工作流程的不足之處。它們將零件合并視為幾何問題，而非工程問題。
合并組件，使用拓撲優化，結果很可能是零件更輕、更復雜，也更不實用。其根本問題，是因為在沒有完全理解問題之前，就對幾何形狀進行了操作。
在設計領域有個提法叫做“有目的幾何設計”，它要求設計必須從意圖開始，不是看工具可以制造什么，而是從零件必須實現什么開始。
因此，在開展零件整合時，不應從零件數量入手，而是從系統本身入手。需要執行哪些功能？載荷如何在結構中傳遞？哪些地方的溫度梯度至關重要？哪些公差決定性能？組件如何與相鄰系統交互？
只有當這些問題得到解答后，才能定義架構。有時這會導致架構整合，有時會導致模塊化，有時則會導致全新的設計方式。但無論哪種情況，最終結果都是有意為之。
鉑力特3D打印的一體式集成結構
增材制造技術能夠將以往分散在多個組件中的功能集成到一起，流道可以嵌入結構中，熱管理功能可以集成到承載結構中，接口也可以重新設計而不是簡單地移除。
真正的價值就在于此，并非為了減少零件數量而減少，而是創造能夠使多種功能和諧共存的幾何結構。在此背景下，復雜性并非裝飾性，而是有意義的。每個特征的存在都是為了提升性能。
3D打印集成設計的典范，GE開發的航空發動機燃油噴嘴
當然，一體化設計也帶來了新的挑戰。更大的整體式零件可能更容易變形，內部特征可能會使后處理更加復雜，檢驗和認證也變得更加困難。
因此，必須從一開始就將可制造性納入設計考量。需要將工藝行為、加工策略和公差考慮因素直接整合到設計工作流程中。這包括預測偏差、了解成型方向的影響，并確保最終幾何形狀不僅功能齊全，而且易于制造和可擴展。
一個無法可靠3D打印的打印零件，并不比十幾個或幾十個可以可靠生產的零件更好。
由漢邦激光和leap71合作開發和制造的一體式氣動塞發動機
中國航發開發的3D打印發動機單發飛行試驗（來自中國航發公眾號）
簡化裝配流程通常被認為可以降低成本，減少零件數量和供應商數量、減少裝配步驟。但真正的商業效益源于更深層次的原因，包括降低不確定性、提高性能、增強可靠性以及縮短開發周期。
如果正確應用面向增材制造的設計（DfAM），這些優勢會疊加。最終結果不僅是更簡單的組裝，而且能得到更可靠的產品。
零件大量整合是一個非常有吸引力的優勢，但只有當它反映出更深層次的工程變革時，才真正具有意義。衡量DfAM（面向增材制造的設計）的標準不應該是減少了多少零件，而應該是功能整合的有效性。因為目標并非減少零件數量，而是構建更完善的系統。
注：本文由3D打印技術參考創作，未經聯系授權，謝絕轉載。
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