3d打印對機械制造及自動化的影響分析

李智麗 朱曉培

摘 要：隨著科學技術的迅速發展，機械制造及自動化技術均得到了迅猛發展。在機械制造及自動化技術發展過程中，3d打印技術為機械制造及自動化提供了強大的科技基礎，同時機械制造行業為3d打印技術的應用提供了廣闊的發展市場。本文主要針對3d打印對機械制造及自動化的影響進行深入分析，闡述了3d打印等現代化技術的作用。

關鍵詞：3d打印；機械制造；自動化

3d打印技術作為制造技術的改革創新，是一種快速形成模型的技術，這種技術結合了計算機、電氣自動化和材料學等專業學科。隨著技術的愈發成熟，在機械制造行業得到大量應用，可以縮短產品生產時間，充分利用生產材料，讓機械制造與工業生產變得更加方便、快捷，同時3d打印技術為企業帶來了經濟效益。

本文闡述了3d打印對機械制造及自動化的影響，為3d打印技術對機械制造行業的影響和發展趨勢提供參考。

1 3d打印技術的基本概述和應用

3d打印技術最早出現在20世紀90年代中期，是一種快速成型技術，它是利用數字模型為基礎，借助數字技術打印機來進行打印制造的，打印機內裝有液體、粉末狀金屬、塑料等打印材料，通過計算機輔助設計（CAD）或計算機動畫建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，從而指導打印機逐層打印，最終形成了實物。在3d打印中融入了CAD和計算機動畫建模、車床數控、尺度測量和激光掃描等一系列專業學科。

3d打印技術主要有這樣幾個特點：

1）產品制造成數字模型，利用CAD等建模軟件和測量軟件把產品的結構數據化，根據與實物的比例進行加工制造，最終形成了一個個機械零件。

2）維度逐級遞增，在3d打印技術下，把一些立體結構的物體轉化為平面物體，然后把二維結構的物體逐級累加，最終形成三維結構的物體，通過這種方式，可以把復雜結構簡化，使制造變得容易控制。

3）一些復雜的部件可以直接打印制造出來，不需要由多個零件組裝，減少了制造流程。

在3d打印中最常用的是SLA 光固化打印技術，主要是利用紫外線在液態光敏樹脂的表面進行加工，在它的表面形成一個薄層，然后逐層進行加工，這種工藝的優點就是原料使用率比較高，能夠達到100%，不會造成浪費，尺寸精確度比較高，達到正負0.1毫米，可以用來制作一些結構復雜，要求高的物件；但是也有缺點，就是生產成本比較昂貴，在太陽光的照射下容易發生解體。

SLS 激光燒結技術也是3d打印中比較常用的技術，這種技術使用的原材料是金屬粉末，可以直接制造金屬部件，使用激光束掃描覆有機粘結劑的金屬粉末，從而得到零件的金屬框架，然后進行高溫燒筑、金屬浸潤和熱等靜壓等一系列處理工作，融解有機粘結劑，在金屬框架中填充一些金屬液體材料，得到金屬零件。這種技術的優點在于零件的強度高，打印簡單，機械性能強。但也有相關的缺點，就是金屬粉末比較散，燒結時無法保證金屬部件的精確性，而且生產設備價格昂貴。

目前，3d打印技術應用發展非常廣泛，該技術在珠寶，服裝，機械制造，建筑，工程和施工（AEC），汽車零配件，航空航天機器部件，牙科和醫療產業，教育，地理信息系統，土木工程，槍支以及其他領域都有所應用。

2 機械制造及自動化的發展情況

在機械制造生產的過程中，當今機械制造業和多項先進的現代化技術緊密相連，它屬于一項系統化的制造工程，這些現代化技術包括：機械制造技術、計算機技術、現代傳感技術、自動化生產技術和信息技術，同時對產品材料、工藝也采用了現代化科技手段，需要借助機械設備和計算機進行自動化操作處理。

機械制造操作主要是對產品生產制造的一個過程，重點在于完善生產對象的相關尺寸、形狀、位置和質量等方面，使產品胚胎變成成品或者半產品，所以在機械制造過程中，產品的加工技術尤為重要，現代化產品對產品的制造精度越來越高，所以在機械制造過程中，應用3d打印技術對提高產品的生產效率有著重要作用，在機械制造及自動化中運用3d打印技術具備很好的發展趨勢。

3 3d打印技術對機械制造及自動化的影響

3.1 3d打印技術對機械制造及自動化的正面影響

改變了傳統機械制造技術，讓機械制造變得更加簡單方便，3d打印可以直接打印出來所需要的復雜結構機械部件，減少了生產制造步驟，提高了機械制造效率。在傳統的機械制造生產車間中。有很多條生產流水線，機器和各種工人數量非常多，運用3d打印技術之后，只需要一些固定的技術人員和設備就可以完成機械制造工作，這些工人和機器必將被淘汰，從而為企業節省了生產成本。

3.2 3d打印技術對機械制造及自動化的負面影響

3d打印技術中所用到的一些粉塵材料和塑料，污染性非常大，嚴重威脅著人們的身體健康。3d打印的零部件雖然比較精致，但是在耐用性方面略有不足，而且會導致市場上出現大量山寨仿制品，嚴重影響了一些企業的商品利益。這項技術運用還不夠成熟，有一些結構比較復雜的物體，由于材料不同，很難一次性打印出來，每次需要裝載不同的材料分開打印，然后進行組裝。

4 結語

通過以上3d打印對機械制造及自動化的影響分析得知，雖然3d打印技術對于機械制造及自動化有著很多優點，但也有一些不可忽視的負面影響。為了順應科學技術的發展和時代的進步，必須不斷改進和完善機械制造及自動化技術，合理運用3d打印技術，讓3d打印技術更好地為我國的機械制造業提供服務。

參考文獻：

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[3] 伍倪燕，廖璘志，傅貴興，王渝平.3D打印技術對模具制造技術的影響分析[J].模具制造，2014，10：86-88.

作者簡介：李智麗（1984-），女，青海海西人，機械工程碩士，講師，助理工程師，研究方向：機械工程技術、控制技術、模具設計與制造；朱曉培（1985-），男，湖北枝江人，機械工程碩士，講師，高級電工，湖北三峽職業技術學院教師，研究方向：機械設計基礎、機械制造技術。