3D 金属与处理方法是互补关系，不是竞争关系

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  要点速览
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  3D 金属与处理方法实际交汇之处
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  合金选择如何改变处理方案
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  组合路线何时划算、何时不划算
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  破坏工序顺序的错误
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  把 3D 金属与处理方法作为一条链运行的六个步骤
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  哪种路线适合哪种零件

打印金属零件在打印基板取出时并未完成。激光粉末床熔融会留下粗糙表面、残余应力，某些合金还会产生内部孔隙。这三种状况决定后续工序必须是什么。把 3D 金属与处理方法视为一条链，是让打印凸台达到 ±0.005 mm 公差标注的唯一途径。

增材制造在内流道、薄壁和点阵芯上占优。铣削在平面度、内孔圆度、螺纹质量和表面粗糙度上占优。在实际零件中，两者互不替代。液压歧管可以先打印出交叉钻孔的内部流道，再端面加工和攻丝，使密封面平面度在 0.02 mm 以内。

处理是第三条腿。退火去除应力，否则零件会在精加工切削中变形。热等静压将气体孔隙率降到 0.1% 以下。阳极氧化或化学镀镍随后保护已加工面。跳过一步，失效会晚些暴露，通常出现在首件检验或现场使用中。

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  为几何形状而打印流道、点阵、随形冷却、减重型腔。
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  为稳定性而处理任何关键切削前进行去应力和致密化。
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  为公差而机加工基准面、内孔、螺纹和密封面。
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  为服役而表面处理耐腐蚀、耐磨、导电和外观。

AlSi10Mg 等铝粉打印容易、切削干净，但除非在切削前于 300 °C 下进行约 2 小时的正确去应力，否则会保留孔隙。跳过这一步，薄加强筋会在第一次端面铣削中移动。该合金适合对重量比对强度更敏感的壳体和支架。

钛合金 Ti-6Al-4V 是相反的情况。它打印后残余应力高，当疲劳寿命重要时，既需要去应力循环，也需要在约 920 °C 和 100 MPa 下进行热等静压。没有这些，内部缺陷会成为裂纹源。这就是航空航天和医疗采购方要求处理记录而不只是打印文件的原因。

不锈钢牌号的表现又不同。316L 打印致密，常以打印态使用；17-4PH 则需要固溶退火后时效才能达到其硬度。如果在时效前机加工 17-4PH，零件会在时效中轻微收缩，使内孔尺寸超出公差。先安排热处理，再切削关键特征。

铜和工具钢补全了全貌。纯铜打印存在高反射率问题且密度低，除非调整激光参数，因此通常只用于以导热性为核心的热管理零件。为随形冷却而打印的工具钢，必须在冷却流道精加工前进行淬火和回火，否则淬火变形会破坏流道几何形状。

当零件具有无法从实心材料切削出的特征时，组合路线是合理的。内部随形冷却流道、有机载荷路径和点阵芯是典型情况。对于工装成本会占主导的小批量零件也合理。一个打印并机加工的歧管可以在几天内交付，而不是铸造模具所需的数周。

当几何形状简单时，它就不合理了。如果零件是一块带孔和型腔的板，打印后再机加工每个面，成本高于从棒料切削。打印增加了热处理步骤、去支撑步骤和致密度检验步骤。对于简单形状，这些步骤只增加成本而不增加价值。

盈亏平衡点通常取决于特征复杂度，而不是零件数量。我们车间的经验法则：如果为达到最终形状需要去除的零件体积超过约 30%，就值得评估打印。低于该值，从棒料或板材开始，使用三轴或五轴铣削。

交期遵循同样的逻辑。小批量在我们车间，打印、去应力和机加工可在 3–5 天内完成，但每增加一道热处理循环就多一两天。要尽早规划工序顺序，避免热处理成为瓶颈。报价和 DFM 反馈在 12 小时内返回。

代价最高的错误是在去应力之前就机加工。零件在机床上测量合格，过一夜因内应力重新分布而变形。到检验时，0.05 mm 的平面度要求已变成 0.25 mm。解决办法是在第一次精加工切削前插入一道热处理循环，而不是收紧机加工公差。

第二个错误是把打印态表面当作功能表面。激光粉末床熔融留下的粗糙度约为 Ra 8–15 μm，朝下的表面还附着部分熔化的颗粒。O 形圈无法在这种表面上密封，轴承座也不行。任何有配合、密封或滑动接触的面都必须切削。

第三个错误是在精加工之后才热处理。阳极氧化、电镀和涂层是最后工序。如果 17-4PH 零件在阳极氧化后再做时效硬化，颜色和尺寸结果都会改变。顺序应是先做硬度处理，最后做表面处理，并在两者之间检验。

一个不太明显的错误是忽略支撑去除痕迹。支撑接触点会留下凹坑，可能正好落在密封面上。设计摆放方向时让支撑落在非关键区域，或预留清理切削。在 CAD 阶段规划这些不花钱，打印后再补救则不然。