基于3D打印技術分析機械制造自動化的革新路徑

[摘要]近些年來，在機械制造自動化中涌現出了眾多的新型技術，而3D打印技術的不斷發展，也給機械制造自動化領域的發展帶來了全新的契機。3D打印技術是借助于計算機的強大數據處理與圖像分析功能，利用快速成像原理來進行打印的技術，在機械制造自動化領域中，3D打印技術適用于各種復雜零件的設計與加工，在提高了生產效率的同時，也進一步推動了機械制造自動化領域的技術革新。為此，基于3D打印技術來對機械制造自動化的革新路徑進行了深入分析。

[關鍵詞]3D打印技術；機械制造；自動化；革新路徑

[中圖分類號]TP334.8 [文獻標志碼]A [文章編號]2096-0603（2017）27-0178-01

一、3D打印技術概述

自20世紀90年代3D打印機出現以來，3D打印技術在市場中的發展潛力也逐漸顯露出來。3D打印技術是一種基于快速成像原理在3D層面進行打印的技術，由于其涉及3D層面，因此它又是一種成型技術。在3D打印技術剛剛誕生時，與之匹配的打印材料較為稀缺，并且打印成本相對較高，致使其長期以來都被人們所忽視。隨著科學技術水平的不斷提高，與3D打印技術相匹配的材料也開始逐漸涌現出來，這也使3D打印技術逐漸被人們所重視起來。不過，現階段中3D打印技術的應用難度仍舊較大，所以這項技術仍舊有待進一步完善。

二、3D打印技術對機械制造自動化的影響

目前，3D打印技術對機械制造自動化產生了很多積極的影響，其積極影響主要體現在以下幾點，首先，在機械制造領域中通過充分借助于3D打印技術的快速成像原理，能夠實現機械結構中許多復雜零部件的設計與制作，從而提高了機械制造自動化的生產效率。其次，隨著科技的發展，3D打印技術的材料成本會相對較低，并且能夠重復回收利用，從而大大降低了機械制造的材料成本。最后，在機械制造領域中通過引用3D打印技術，能夠進一步實現制造過程自動化的目標，從而節約了人力資源成本。雖然3D打印技術對機械制造自動化領域來講優勢很大，但其缺點也較為明顯，其一是利用3D打印技術在打印過程中容易造成環境污染問題，其二是在采用與3D打印技術相匹配的材料進行打印時，由于其材料屬性影響而造成產品的穩定性無法得到可靠保證。當然，隨著科學技術水平的不斷進步，這些問題必將在未來的一段時間里得到有效的解決。

三、基于3D打印技術分析機械制造自動化的革新路徑

（一）設計理念的革新

在機械制造自動化領域中，人們對機械結構中的零件進行設計時，需要設計出眾多的結構才能設計加工出最合理的零件，而這就使其在零件的加工與組裝過程中耗費了大量的人力與物力。而通過3D打印技術來對機械結構中的零件進行設計時，人們只需要事先利用繪圖軟件將零件三維模型中的形狀及各項技術參數輸入3D打印機中，3D打印機就能利用電腦來對零件進行自動化加工，從而非常方便地完成了零件的加工過程，通過3D打印技術在機械制造自動化領域中的應用，能夠確保加工出的零件在穩定性及精度上較好。可以說，3D打印技術的應用使機械制造自動化領域的設計與加工過程都得到了大幅度簡化，以往需要設計數百個零部件來進行加工的過程，如今只需要設計幾個零部件就能完成整個設計加工過程，并且加工出來的零部件無論是在穩定性還是在精度上都能達到機械組裝的要求，而這也進一步促進了機械制造自動化領域的設計理念革新。

（二）制造流程的革新

3D打印技術對零件的加工過程主要是利用兩種原理，一種是利用三維成形的方式將原本呈現粉末裝的材料利用粘合劑來進行凝固，然后依靠電腦的強大數據處理功能對要加工的零部件進行打印，并在打印完成后將多余的材料進行清理。另一種是利用繪圖軟件將三維模型傳輸到計算機中，然后由計算機對零件的三維模型進行信息處理，然后將這些處理后的三維數據傳輸至3D打印機當中，由3D打印機依據這些三維數據進行打印。在進行打印時，3D打印機會依據三維數據先打印出一層厚度較薄的平面，當平面冷卻凝固以后，再進行重復打印過程，通過層層疊加的方式直至模型打印完畢，這種打印原理又叫做熔融沉積技術。而在機械制造領域中，傳統的零件制造過程則是利用柔性自動化生產線來對零件進行加工的，并且在對零件進行加工過程中，還需要對零件進行重復裝夾，既降低了生產速度，又不能確保零件精度。而在傳統零件制造過程中，充分運用3D打印技術的加工原理，能夠有效革新制造流程，全面提高生產速度與零件精度。

（三）產品的革新

在機械制造自動化領域中，3D打印技術最重要的應用就是可以對一些復雜零件進行直接制造，它通過借助計算機的強大分析功能來對零件進行打印，從而在提高了生產效率、降低生產成本的同時，也使零件的精度與穩定性得到可靠保證。傳統的機械制造自動化中，對零件的制造往往難以進行分散加工，這就造成了產品的功能性很難進行區分，而通過采用3D打印技術，使每個零件在分散加工的同時，還能確保組裝后的產品在功能性方面更加多樣化，更能滿足客戶的需求，從而為個性化的產品生產創造了良好的發展基礎，實現了產品的個性化革新。