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也許你還記得世界上最輕的2.7kg自行車，整車裝備了金屬曲柄，據(jù)說是由鈦合金3D打印制作。（詳情：《可能是世上最輕的自行車（并不違反廣告法）》）本文作者認(rèn)為，設(shè)計(jì)端與工業(yè)端的了解與協(xié)同合作是優(yōu)秀設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，要設(shè)計(jì)最好的產(chǎn)品，第一步就是了解最好的材料是如何制造的。

▲鈦合金3D打印制作而成的金屬曲柄

長期以來，我都依賴金屬3D打印機(jī)來制作原型零件，但有一個問題一直困擾著我：金屬3D打印價格還不夠低。現(xiàn)在我以一根僅重83g的鈦合金3D打印94mm把立來分享自己與3D打印領(lǐng)域協(xié)同的結(jié)果：使用AI技術(shù)來優(yōu)化生產(chǎn)過程，從而有效降低成本。

▲ISO4210-5-2014 限重130kg

為什么市面上的鈦合金把立做不到這個重量？因?yàn)門C4鈦合金是一種難以處理的材料，沒有辦法低成本制作管材，也沒有辦法低成本CNC加工整根把立。幾乎所有鈦合金把立都是使用強(qiáng)度更低的TA18鈦合金焊接而成，所以重量上沒有優(yōu)勢。

正因?yàn)?D金屬打印機(jī)可以將TC4粉末激光燒結(jié)熔融成型，能夠以相比單件CNC更低的價格生產(chǎn)高強(qiáng)度的TC4鈦合金零件。這支把立的力學(xué)性能十分優(yōu)秀，最終測試結(jié)果和力學(xué)仿真十分接近，通俗講，相比超輕的鋁合金和碳纖維把立，鈦合金打印的把立在使用中幾乎不會感覺到彈性。

簡單來講，金屬3D打印的價格主要由耗費(fèi)的金屬材料、后期的人工處理、產(chǎn)品的尺寸以及打印時間來決定。

其中可以調(diào)整的是耗費(fèi)的金屬材料、打印時間和人工處理。以我使用的BLT-300A打印機(jī)為例，零件打印中需要使用相同的金屬材料來支撐零件保證外形，這部分支撐也會算入總價格中，而調(diào)整零件打印角度，改變零件細(xì)節(jié)和進(jìn)行熱仿真可以影響支撐材料的密度和長度。

▲如此密度的支撐，價格早已超過產(chǎn)品本身

打印時間由零件的擺放高度以及激光掃過的速度決定，下圖的情況中有非常多點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在分層為打印數(shù)據(jù)后會使得激光沒有辦法快速連續(xù)地進(jìn)行掃掠。擺放高度由零件尺寸決定，一根把立豎起來顯然比平放更節(jié)省空間，但需要更多的支撐材料。