在機械制造領域中3D打印技術的應用探微

伊鵬　盧陽

【摘 要】我國科技水平的不斷提高，為機械制造行業的快速發展提供了機會，與此同時，也增加了機械制造行業發展的難度。為了推動機械制造行業持續發展，在其中應用了3D打印技術，此技術集電氣、計算機以及光學等先進的技術于一體，具有利用率高，并且成型速度快等特點，由此可以看成，3D打印技術是非常先進的。因此，在機械制造領域中應用3D打印技術，對促進機械制造行業更好地發展有著不容忽視的作用。本文對機械制造領域中3D打印技術的應用進行了深入地研究，并闡述了自己的見解，希望可以為相關人員更好地應用3D打印技術提供一點幫助。

【關鍵詞】機械制造領域；3D打印技術；應用

近些年來，我國機械制造行業迎來了發展的繁榮時期，為了推動其更好地發展，應用了3D打印技術，由于我國應用此技術的時間比較短，所以應用過程中還存在一些問題，只有采取有效的措施解決問題，將3D打印技術的應用和實際情況結合在一起，才能充分發揮3D打印技術的作用，推動機械制造行業穩定的發展。

1 對3D打印技術的發展歷程進行概述

世界上的第一臺3D打印設備是在1984年現世的，在這之后，3D打印技術已經經歷了30多年的發展，在社會中的影響力越來越大。3D打印設備在1991年實現了商業化的轉變，在1996年，3D打印機成功問世。我國的第一臺3D打印設備是在1994年問世的，此設備具有知識產權，構造此設備的材料主要有聚丙烯塑料以及塑料粉末狀物，其應用范圍越來越廣泛，已經成功的在航天產品、醫療器械以及汽車生產中應用[1]。

2 增材制造原理

3D打印技術增材制造原理就是以縱向坐標為基礎，將設計出三維模型的產品進行平面劃分，對其進行劃分主要應用的是三維仿真軟件，與此同時，還應該應用疊加成形以及分層加工兩者相結合的方法來生成3D實體，進而制作出模型。3D打印機的工作原理有以下幾方面，以下是對原理的具體分析：

第一，三維成形原理。此原理在3D打印機中的應用主要體現在將適當數量的材料粉末放置在存放桶中，然后經由存放桶將其運輸出去，當粉末運輸到加工臺上之后，需要使用滾筒對其進行碾壓，使其形成薄薄的一層，在這之后，在想要進行打印的地方噴射粘合劑。粉末和粘合劑相遇，就會非常快速的凝固，在這種情況下，當打印完成一層之后，打印機自身的程序設定就會啟動，降低距離，再根據設定的值循環的進行打印，直至打印結束[2]。

第二，熔融固化技術。熔融固化技術是3D打印機的工作原理，在應用此技術進行工作的過程中，需要遵循以下步驟：首先，工作人員需要先將三維實體模型的相關數據全部傳輸到對3D打印機進行程序控制的計算機程序中，然后計算機控制程序就會根據已經設定好的程序，自動設定好打印工作的具體路線。其次，3D打印機在計算機的控制下，可以按照已經設定好的打印路線在需要進行加工的平面上進行剖面噴射工作，在此基礎上，供絲裝置需要將呈現出絲狀的原材料送到正在進行打印工作的噴頭的前面，在這個時候，已經被溶解的原材料就會被噴頭噴射出來，在工作臺上進行凝聚。再次，在工作臺上進行凝聚工作的已經被溶解的材料，需要利用冷卻裝置來對其進行冷卻，在冷卻之后，這些材料就可以形成三維實體剖面薄片，這樣就可以通過薄片看出需要進行實體加工的剖面輪廓。最后，在計算機程序的控制下，噴射工作會持續的進行，工作臺平面的高度可以由計算機控制程序來適當的調整，直到三維實體模型符合計算機程序中的要求，3D打印機的打印工作才能停止[3]。

3 3D打印技術在機械制造領域中的具體應用

所謂的3D打印技術，就是指增材制造，此技術就是通過將材料進行疊加的方式來使工作臺的高度進行調整，然后將零部件從虛擬的狀態中制作出來，使其變成實體，真實的展現在人們面前，此技術較零部件加工方法相比更具優勢，因此，在機械制造領域中應用3D打印技術，取得了較為顯著的效果，促進了機械制造行業的進一步發展。本文對3D打印技術在機械制造領域中的具體應用進行了深入地分析，內容如下：

3.1 機械產品的開發速度有了明顯的提高

在機械制造行業中，生產產品是非常重要的一個環節，在應用傳統的零部件加工方法生產產品的時候，不僅耗費的時間長，還需要很多的設備來進行輔助，比如說需要工裝夾具以及機床等，而且，還需要大量的人力勞動，此種情況使得產品的生產速度很慢，而且生產出的產品有可能已經不符合市場需求，另外，應用傳統零部件方法生產出的產品，還需要進行市場檢驗，根據檢驗的結果對產品進行改正，這樣就延長了產品的生產周期，對機械制造行業的發展有著不利的影響[4]。3D打印技術在機械制造行業中的應用，大大提高了產品的開發速度，而且應用此技術生產出的產品，基本是符合市場需求的，不需要耗費大量的時間對其進行修改，其質量是有保證的。

3.2 轉變了傳統的設計理念

傳統的零部件加工方法，對機械制造企業的內部結構有著較高的要求，企業必須設置很多結構才能將產品生產出來，這樣就使得企業的經濟效益下降，長此以往，企業的發展就會受到局限，甚至是破產。3D打印技術在機械制造行業中的應用，有效的解決了此問題，3D打印技術在制造產品的過程中，不需要大量的人力資源，可以依靠自身完成生產工作，而且加工出的零部件的穩定性和集成度有了顯著的提升，此技術的應用，在極大程度上簡化了零部件的設計和加工過程，使企業可以獲取高額的經濟利益。

比如說：航空類零部件對產品的要求非常高，不僅需要其具有較高的穩定性，還需要其小批量的生產，另外，航空類零部件的形狀有很多種，不同形狀對生產的要求不同，這些特點都增加了加工的難度。應用傳統的零部件加工方法，需要有300多個零件組成，但應用3D打印技術，只需要三個零件就可以完成加工工作，并且零部件的質量和穩定性還可以得到保障[5]。由此可以看出，在機械制造行業中應用3D打印技術，對推動機械制造行業的快速發展有著重要的意義。

4 結束語

綜上所述，在機械制造行業中應用3D打印技術，可以促進機械制造行業更好地發展。因此，相關部門還需要繼續研究3D打印技術，只有提高技術水平，在機械制造行業中更好地應用此技術，才能充分地發揮其作用，為機械制造行業的發展貢獻一份力量。

【參考文獻】

[1]孫亮，石鑫.3D打印技術的應用與發展[J].浙江水利水電學院學報，2015，27（2）：66-69.

[2]封會娟，閆旭，唐彥峰，等.3D打印技術綜述[J].數字技術與應用，2014（9）：202-203.

[3]《改革與開放》編輯部.創新驅動，兩化融合；3D引領，應用先行——3D打印：新技術、新應用、新模式峰會[J].改革與開放，2015（1）：2，4.

[4]王春凈，夏成寶，葉達飛，等.3D打印技術：如何顛覆傳統制造業[J].機械制造，2014，52（3）：88-89.

[5]卞正崗.機械制造自動化與儀器儀表制造自動化的發展——快速成型系統及3D打印機[J].中國儀器儀表，2013（8）：19-22.

[責任編輯：楊玉潔]