3D打印對機械制造及自動化的影響

薛宇航

（西安思源學院， 陜西 西安 710038）

1 機械制造及其自動化

機械制造及其自動化是一門研究生的學科，它主要研究機械制造理論，還包含著制造的技術，自動化制造的系統和先進的制造模式。這個學科還融合了與之具有相關聯系學科的最新發展，這樣能夠使所研究制造的技術、系統、模式等全面地呈現出全新的面貌。機械制造及其自動化研究的方向十分明確，其中的目標就是將機械設備與自動化通過計算機的形式結合起來，各個系統之間相互配合便會形成一個先進的制造技術[1]。比如：計算機輔助設計，計算機輔助制造，柔性制造系統等等，最后將這些系統相互配合逐漸形成了大規模的計算機制造系統，實現了機械制造從無到有的實質性飛躍。

2 3D打印

3D打印的定義是運用數字技術和材料打印出的具有空間立體化的模擬體。這種技術通常被用作模具的制作和工業設計，專門用來打造模型。后來開始運用這種技術直接用于制造一些產品，到現在已經可以使用這種技術來制造出某些大型機械的小零件。這種技術也在社會的各個行業領域得到了大規模的運用，逐漸地得到了普及。隨著工業現代化的不斷發展，傳統的生產技術和加工工藝慢慢地開始被淘汰，因為它們不能滿足現代工業的需要，一些復雜的小零件不能夠被加工出來，已經跟不上社會的發展。所以3D打印機就被發明了出來，其中3D的含義就是空間三維的意思，它打印出來的已經不是平面圖案[2]。3D打印機的工作原理就是首先在計算機里建立一個我們所需要的模型，然后把這個模型分成成千上萬的層面，之后通過打印機把放進去的原材料一般是金屬或塑料，用噴漆的方式把計算機中所建立模型的第一層打印出來，然后再打印第二層，逐漸疊加。當所有層都打完的時候這個物體就呈現在我們眼前了。現在的3D打印機已經普遍地被人們所使用，也慢慢地替代了傳統的打印機。3D打印的技術逐漸地改變了我們的生活，因為3D打印技術的出現，在工業中節約了大量的勞動力，也減少了原材料的浪費。目前人們還在研究著人體器官的打印，如果這一研究會實現的話，那么對人類社會就會產生深遠的影響。

3 3D打印技術存在的局限性

現如今，能夠符合3D打印機的材料少之又少，比如說，塑料、石膏、無機粉料等等。假設要想“打印”房屋或者汽車，單單依賴這些材料是不可能做到的，適合材料很少，打印技術還存在相應的局限性。目前，專業人員正開始探究這些3D打印材料是否是安全的，是否會對人體產生危害，會不會給人類帶來生命危險？比如說打印人類器官。生命不同于細胞、組織等等，不是能夠隨意復制的，而且人們對生命的認識也是比較有限的，假設打印人類器官能夠成功的話，這也將會成為人類發展上一個非常巨大的成就。

4 運用3D打印技術改變工程機械制造業的格局

在3D打印技術中最大的優點是不需要任何工具，該技術能夠直接地運用計算機中的圖形數據生成有形狀的物體，不斷的提高效率，達到成本不斷降低的目的。假設說這一個打印的技術想在工程領域方面得到應用時，那么必須改變傳統的生產線。當一些比較大型的機器或者人工密集型的生產方式沒有優勢的時候，將會有很多的中小企業加入到市場競爭中[3]。所以，僅僅用3D打印技術進行生產時，就目前的科學技術來講，可能性是非常小的。但是，隨著經濟不斷發展，社會不斷前進，技術不斷開展，3D打印技術也得到了不斷的發展，不斷地影響工程機械行業的局面。這種打印技術可能會改變它的形式，據目前的相關用戶的調查顯示，消費者在買完工程機械產品時，不僅僅要要求產品自身的質量，與此同時，也應該關注產品的速度，假設在一些地區，缺少相應的配件的話，那么廠商將很難具備一定程度的競爭力。但是隨著3D打印技術的發展，配件的供應不僅僅依靠的是經過一些實物進行運輸，而會選擇通過信息的手段進行，給大部分的中小型企業帶來了良好的商機。

5 運用3D打印技術對機械化的影響

5.1 消極影響

3D打印技術不斷推廣，也造成了一些不良現象的出現，出現了較多的仿制品，不僅僅影響它的設計，而且影響了新產品的發展，比如說：家用工具、家用產品等等，3D打印技術有可能會造成知識產權被盜用的嚴重后果。在目前發達的信息社會，3D打印技術還不能夠完全達到電子系統的發展需求。目前來講，3D打印技術在某些方面也存在一些缺點，比如在制造一些零件時，會具有成本高、效率低等缺點。而且3D打印技術可能僅僅是對一個單一的材質來說的，將所有的零件打印好之后，必須再次進行相應的加工程序。例如：汽車的制造等。

5.2 積極影響

3D打印技術其中比較大的好處就在于它是可以直接進行制造的，可以根據計算機中相應的數據生成對應的物體。直接打印制造產品在某些方面不僅僅可以提高效率，而且也相應地降低了成本。將3D打印技術運用到機械化的制造中，將會創造出新的生產方式。3D打印和傳統的打印方式是不同的，它可以形成自動化的現象，而且它在運行的過程所利用的材料可以是不相同。

6 結語

機械制造業的未來發展趨勢必然是朝著數字化和自動化方向發展，要想達到這一目標，就要積極地引進先進的技術，其中3D打印技術就是其中一項先進技術，我們既要看到3D打印技術對制造業產生的積極的影響，同時也不能忽略3D打印技術自身存在的局限性。隨著3D打印技術的不斷完善和自動化打印機進一步的發展，機械制造業的產業格局也將隨之發生改變。3D打印與機械制造的產業融合對未來機械制造及自動化的影響將會是巨大的。