3D打印再制造目前存在問題與應對措施分析

楊樂樂等

摘 要：文章著手于3D打印再制造技術的含義及流程，通過對這一技術相關文獻進行詳細研究，針對3D打印再制造目前存在的問題，給予幾點合理的應對措施，以期為國內3D打印再制造技術今后的實際應用提供正確參考。

關鍵詞：3D打印再制造；技術問題；應對措施

引言

3D打印作為一種節能環保、高效益的綠色先進技術，在近年來已經被國內各個領域所廣泛應用。但3D打印技術在我國的發展時間較短，這一技術在國內的應用仍舊處于低端化與復雜化，無法做到高效清潔的生產運作。因此，面對目前3D打印再制造中諸多存在的問題，尋找出切實有效的解決辦法才是研究者與從業人員最應該關注的問題。

1 3D打印再制造的概況及操作流程

1.1 3D打印再制造的概況

3D打印技術的本質是在計算機輔助下實現三維實體的制造，其具體操作是通過對實體模型進行簡單切片處理，然后將三維實體的制造轉換為二維層面的堆積，在沿成形方向進行上不斷疊加，從而得出三維實體。由于3D打印具有不受零件復雜程度限制的優勢，同時這一技術還能有效做到節能減材、高效清潔，因此在國內受到廣泛的關注與應用[1]。目前3D打印再制造技術受到了世界范圍內的廣泛關注，美國通過對3D打印再制造技術的研究，成功實現了飛機發動機葉片及燃氣渦輪發動機零部件的再制造作業，對其工業發展起到了極大的推動作用。而我國雖然在3D打印制造技術上進行了長期的深入研究，但由于國內3D打印再制造技術在實際應用中仍舊處于初級階段，所以在再制造領域并未取得較好的成績，仍需要在這一領域進行長時間的研究與探索。

1.2 3D打印再制造操作流程

3D打印再制造是利用打印技術對廢棄材料進行回收性制造修復，在材料原有的性能上做到提升，使制造單位的使用壽命得以延長的一種先進技術。其操作流程如下：直接在標準模型庫中調取零件模型，然后對模型進行分層逐步的切片處理，最后通過打印制造將完整的三維工件制造出來。再制造修復模型是一個復雜的過程，期間需要通過反求工程獲取零件基本的數字模型，還需要通過建立數字模型與標準模型進行對比，整個操作過程中對零件材料還有一定的要求，只有滿足這些要求才能保證目前3D打印再制造技術的準確性與高效性[2]。

2 3D打印再制造目前存在的問題

2.1 3D打印再制造存在的技術問題

在目前國內的3D打印再制造實際應用過程中，由于3D打印技術本身還不夠成熟，導致其在國內的應用中，顯得過程復雜、效率低下，在實際應用中往往無法起到預期效果。再制造模型的獲取過程中，對于損傷的零件進行重新構造是一種逆向推理的工程問題，在修復過程中，需要通過CAD應用建立損傷零件正確的模型結構，通過數據處理來對所建立模型進行正確改善。在目前的3D打印再制造實際應用中，需要通過至少三方的軟件才能有效的獲取再制造模型。同時，在數據及模型結構上的處理全部是通過人工操作來完成，曲面模型的構建也是憑借操作人員的操作經驗來進行判斷，直接導致3D打印再制造的整體水平大大下降。

2.2 3D打印再制造存在的設備問題

在3D打印再制造的工作過程中，其對于損傷零件進行掃描的數字模型獲取反求掃描設備，因該設備結構復雜、便攜性差、同時在生產過程中依賴電源，導致了這種設備在條件不滿足的情況下就無法進行有效制造生產。這極大地抑制了3D打印再制造技術的發展。3D打印激光設備系統復雜、結構龐大，在實際應用過程中往往存在著諸多不便。這種設備對精密零件損壞部位進行恢復加工的過程中，無法實現損傷零件模型的快速反求和快速在制造修復，同時這種設備也不具有便攜性。因此，3D打印再制造設備自身缺陷，將在很長一段時間內成為3D打印技術發展的阻礙。

3 應對措施

針對國內3D打印再制造技術發展中存在的問題，為保障3D打印再制造技術在我國更加穩定有效的發展與應用，有關工作人員需要對目前國內3D打印再制造技術中存在的問題進行深入思考，分析出行之有效的解決措施[3]。

3.1 技術上的創新

（1）針對國內損傷零件修復的特點，在目前3D打印再制造設備的基礎上進行革新，開發專用的高自動化程度3D打印再制造設備，例如，開發點云數據、曲面模型構建、自動化處理模塊等。國外在3D打印再制造領域的技術研發上已經取得了較好的成績，Delcam集成系統有限公司與Geomagic軟件公司已經成功設計的軟件PowerShape PRO，可以使得再制造模型更快的獲取軟件系統集成度，極大地改善3D打印設備的工作效率。（2）針對國內3D打印再制造的現狀，在技術革新的基礎上，有效參照國外先進的3D打印技術，可以幫助國內3D打印再制造建立更加完善的技術創新構造。目前，美國軍方所研發的一款全新形式的便攜式3D打印機成為了美國軍方野外訓練的必備儀器之一，這種新式的3D打印設備，體積小、價格低、重量輕，真正實現了對傳統3D打印再制造設備的有效革新，改變了以往這種設備難以運輸攜帶的狀況，為3D打印再制造設備開創了嶄新的未來。針對這一情況，我國在3D打印設備的研究上，可以有效的參照和借鑒這一先進的技術革新理念，為我國3D打印技術的發展創造更加廣闊的未來。因此，在設備技術上進行革新，成為當下解決3D打印技術中存在問題的一種行之有效的措施。

3.2 設備研發理念上的創新

以往的3D打印再制造設備僅僅局限于單一的激光打印，在設備的研發理念上顯得毫無創新意識，直接導致了當下3D打印技術存在種種問題，例如價格昂貴、便攜性差、成形穩定性差等。因此，在設備研發理念上的創新，正是目前行業內急需進行思考與改善的因素[4]。基于傳統的激光3D打印再制造技術，在其他領域進行創新性研究。目前，我國裝備研究實驗室已經成功研發出了基于焊接的新型3D打印再制造修復技術，雖然這種技術在實際應用中相比激光技術，其精度較低、成形穩定性較差，但作為我國在3D打印設備研發理念上的創新，這次實驗為我國今后的3D打印再制造技術提供了正確的研究方向。

3.3 設備使用材料上的創新

通過對傳統3D打印再制造技術進行探究，可以發現，隨著我國3D打印技術的不斷發展，對3D打印材料的市場需求也在逐年不斷增長，常規的3D打印材料也已經無法滿足市場的需要。據報道，在2012年8月的高端論壇激光燒結裝備發布會上，華曙高科與全球知名激光燒結粉末材料銷售商Link公司在激光燒結材料這一項目中簽訂了合作協議，以期開發出高性能激光燒結粉末材料。由此可見，隨著3D打印再制造技術的不斷發展，在3D打印技術不斷創新的今天，只有在3D打印材料上進行創新才能真正滿足市場的需求，為3D打印再制造技術的發展提供充足的動力。

4 結束語

綜上所述，3D打印再制造技術作為我國社會未來發展中必不可少的重要科學技術，在生活與工作中應該被廣泛的推廣與普及，相關從業人員與研究人員應該更加全身心的投入到3D打印技術的完善與創新中去，以期通過更加完善更加合理的3D打印再制造技術，為社會未來的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]劉偉軍.快速成型技術及應用[J].機械工業，2013，12（9）：23-24.

[2]馮濤，李志剛.3D打印技術的發展[J].激光技術的發展與應用，2012，23（7）：43-45.

[3]徐濱士，再制造工程與納米表面工程[J].金屬熱處理，2012，23（7）：83-85.

[4]徐杰.發展裝備再制造[J].裝甲兵工程學院學報，2013，12（9）：53-54.

作者簡介：楊樂樂（1986-），男，河南省三門峽市人，工作單位：河南省黃河旋風股份有限公司，職務：研究員，研究方向：機械制造。