增材制造设计（Design for additive manufacturing, DfAM或DFAM）是适用于增材制造（AM）的可制造性设计。 它是一种通用类型的设计方法或工具，其中功能性能和/或其他关键产品生命周期考虑因素（例如可制造性，可靠性和成本）可以根据增材制造技术的能力进行优化。
由于AM技术提供了巨大的设计自由，因此出现了这一概念。 要充分利用AM流程的独特功能，需要使用DFAM方法或工具。 典型的DFAM方法或工具包括拓扑优化，多尺度结构设计（晶格或蜂窝结构），多材料设计，大规模定制，部件合并以及可以利用AM功能的其他设计方法。
DFAM并不总是与更广泛的DFM分开，因为许多对象的制作可能涉及加法和减法步骤。 尽管如此，“DFAM”这个名称具有价值，因为它将注意力集中在将AM在生产角色中商业化的方式上，而不仅仅是弄清楚如何将现有零件从减法转换为加法。 相反，考虑到先进AM的新发现，它是关于重新设计整个对象（组件，子系统）。 也就是说，它涉及重新设计它们，因为它们的整个早期设计 – 甚至包括它们最初如何，为什么以及在哪些地方被分成不连续的部分 – 都是在一个尚未存在先进AM的世界的约束下构思出来的。 因此，完全成熟的DFAM不仅仅是修改现有的零件设计以允许它是加性的，而是涉及重新构想整个物体以使其具有更少的零件或具有显着不同的边界和连接的新的零件组。 因此，物体可能根本不再是组件，或者它可以是具有更少部件的组件。 由于AM极大地扩展了其商业化，因此DFAM的这种根深蒂固的实际影响的许多例子在2010年出现了。 例如，2017年，GE航空公司透露它已经使用DFAM来制造一个16个零件而不是900个的直升机发动机，这对降低供应链的复杂性具有很大的潜在影响。 正是这种激进的反思方面导致了诸如“DFAM需要’企业级中断’”等主题。 换句话说，AM可以允许的颠覆性创新可以在整个企业及其供应链中进行逻辑扩展，而不仅仅是改变机加工车间的布局。
DFAM涉及广泛的主题（适用于许多AM流程）和特定AM流程的特定优化。 例如，立体光刻的DFM分析使该模态的DFAM最大化。
背景
添加剂制造被定义为材料连接过程，其中产品可以直接由其3D模型制造，通常是逐层的。 与传统制造技术（如CNC加工或铸造）相比，AM工艺具有多种独特功能。 它可以制造具有复杂形状和复杂材料分布的零件。 这些独特的功能大大扩展了设计师的设计自由度。 但是，它们也带来了巨大的挑战。 传统的制造设计（DFM）规则或指南深深扎根于设计师的脑海，并严格限制设计人员利用AM流程带来的这些独特功能进一步提高产品功能性能。 此外，传统的基于特征的CAD工具也难以处理不规则几何形状以改善功能性能。 要解决这些问题，需要设计方法或工具来帮助设计人员充分利用AM流程提供的设计自由度。 这些设计方法或工具可归类为“增材制造设计”
方法
拓扑优化
拓扑优化是一种结构优化技术，可以优化给定设计空间内的材料布局。 与其他典型的结构优化技术（例如尺寸优化或形状优化）相比，拓扑优化可以更新零件的形状和拓扑。 然而，从拓扑优化中获得的复杂优化形状始终是传统制造工艺（如CNC加工）的头疼问题。 为了解决这个问题，可以应用增材制造工艺来制作拓扑优化结果。 但是，应该注意的是，在拓扑优化过程中还需要考虑一些制造约束，例如最小特征尺寸。 由于拓扑优化可以帮助设计人员获得用于增材制造的最佳复杂几何形状，因此该技术可以被认为是DFAM方法之一。
多尺度结构设计
由于AM工艺的独特功能，可以实现具有多尺度复杂性的零件。 这为设计者提供了很大的设计自由度，可以在微观或中尺度上使用细胞结构或晶格结构来获得优选的特性。 例如，在航空航天领域，通过AM工艺制造的晶格结构可用于减轻重量。 在生物医学领域，由晶格或细胞结构制成的生物植入物可以增强骨整合。
多材料设计
具有多种材料或复杂材料分布的零件可以通过增材制造工艺实现。 为了帮助设计人员利用这一优势，已经提出了几种设计和仿真方法来支持设计具有多种材料或功能梯度材料的零件。 这些设计方法也给传统的CAD系统带来了挑战。 他们中的大多数现在只能处理均质材料。
大规模定制设计
由于增材制造可以直接从产品的数字模型制造零件，因此大大降低了生产定制产品的成本和上市时间。 因此，如何快速生成定制零件成为大规模定制的核心问题。 已经提出了几种设计方法来帮助设计者或用户以简单的方式获得定制产品。 这些方法或工具也可以被视为DFAM方法。
零件整合
由于传统制造方法的限制，一些复杂的部件通常被分成几个部分，以便于制造和组装。 使用增材制造技术改变了这种情况。 已经进行了一些案例研究，表明原始设计中的某些部件可以合并成一个复杂的部件，并通过增材制造工艺制造。 这种重新设计过程可称为零件合并。 研究表明，零件合并不仅可以减少零件数量，还可以提高产品的功能性能。 可以指导设计者进行零件合并的设计方法也可以视为一种DFAM方法。