3D 打印技術在機械自動化領域應用探究

黃浩

摘要：近幾年來，在機械制造自動化中涌現了不少的新興技術，這其中不僅僅包括一些新興的智能機電一體化技術，也包括3D打印技術，其作為一種新興的增材制造方式，在機械制造領域中發揮了巨大的價值，特別是能夠節約能耗，而且提高機械制造產品的精準度，因此在一定程度上推動了機械制造自動化的技術革新。基于此，本文將會重點對3D打印技術在機械自動化的影響與應用進行比較深入的研究。

關鍵詞：3D打印；機械自動化；機械自動化技術

3D 打印技術是一種快速成型技術，其類似于傳統打印技術，但是最大的區別在于其打印原理是基于3D層面的成型技術，其能夠將一些3D工業設計圖紙直接形成產品，特別適合于樣品研發、試樣制造等過程，其精準度較高，且效率也比較高，因此在機械制造自動化領域得到了人們足夠的重視。當然，由于該技術是一門新興類技術類別，因此在應用過程中仍然會遇到一些難以解決的問題，因此該技術仍然有一定的完善空間，本文將會重點對3D打印技術在機械自動化領域的實踐價值進行有效分析。

一、3D打印技術對機械自動化的影響

當前，3D打印技術對機械自動化產生了一定的積極影響作用，特別是擁有3D打印技術之后，可以讓機械制造過程變得更為簡單、便捷，實現了高效化、集約化，因此這也足以說明3D打印技術將會具有非常廣闊的發展空間。本文認為目前3D打印技術對機械自動化的影響主要集中在以下幾個方面：

第一，能夠實現復雜零件的高效生產。3D打印技術在產品制造過程中，流程更為簡便化，只需要輸入圖紙，3D打印設備將會實現高效的自動生產，這樣就能夠促使一些比較復雜的零件也能夠實現高效的生產，相比于一些傳統的機械制造方式，3D打印技術將會進一步提高產品的精準度。

第二，隨著科學技術的發展，3D打印技術的材料成本將相對較低，甚至一部分3D打印材料是可以回收利用的，從而大大降低了機械制造的材料成本，也大大的降低了3D打印技術的運行成本。

第三，將三維打印技術應用于機械制造領域，進一步實現了制造過程自動化的目標，從而節約了人力資源成本。三維打印技術雖然在機械制造自動化領域有很大的優勢，但其缺點是明顯的。一是使用3D打印技術容易造成印刷過程中的環境污染，主要指的是一些油墨污染等，二是在使用與3D打印技術相匹配的材料進行打印時，由于材料屬性的局限性，可能會造成產品的穩定性得不到保障。當然，隨著3D打印技術的革新發展，這些問題一定會得到合理的解決。

二、基于 3D 打印技術分析機械制造自動化的革新路徑

（一）創新的機械設計理念

在機械制造過程中，傳統意義的機械制造，往往需要比較繁雜的過程，特別是在機械設計中要充分的考慮到機械加工過程中的實際問題，比如對于一些復雜零件的加工，需要合理的設置出相對穩定的夾具結構，并且需要選擇合適的人力、設備，才能夠完成某一零件的加工。但是基于3D打印技術的機械自動化則可以合理的解決這一問題，利用3D打印技術進行產品制造時，只需要把產品圖紙、三維造型圖直接輸入3D打印機，其就能夠自動的實現零件的加工，并且由于3D打印技術是基于成像原理，其制造誤差相對較小，能夠在一定程度上保證加工零件的精度與穩定性。

此外，在機械設計中，相對復雜的機械結構中，往往包含了較多零散的機械零件，機械設計工作人員，在進行機械產品設計過程中，往往需要認真的考慮各個零散機械部件的零件的加工方式，并且需要考慮到加工誤差的影響，但基于3D打印技術，加工流程相對于傳統的數控自動化加工，效率更好，且誤差精度控制的也更為合理，幾乎能夠達到設計人員的理想狀態。

（二）高效的制造生產流程

當前3D打印技術的實現過程主要原理為：一是粘結劑噴射與材料噴射為主的加工方式，即將粉末狀的材料與粘合劑裝入3D打印機中，然后在進行凝固，最終依靠于智能電腦強大的數據處理能力，按照輸入的3D模型圖進行打印，最終形成穩定性較好的產品，這種情況打印方式往往比較解決材料。另外一種方式是熔融沉積打印技術的實現，即在繪圖軟件輸入計算機中后，計算機對零件的3D模型進行信息處理，然后在將處理后的數據傳輸到3D打印機中，此時3D打印機會依據計算機輸入的數據信息，先打印出一層厚度較薄的平面，待平面冷區凝固之后，在進行重復性的堆積打印，直到所制造的3D模型與圖紙相符。

在傳統的機械加工領域中，零件加工過程多是采用數控加工技術來完成，整個過程采用柔性自動化生產線來完成，同時在加工過程中，根據零件的復雜程度不同，加工數據要求不同，零件可能會設計到重復裝夾，這樣一來，不僅降低了生產速度，同時也很難保證加工的精度。基于對3D打印技術的自動化加工的實現技術進行研究中嗎，可以發現，3D打印技術可以更合理的保證加工效率與加工質量，其整個過程是完全根據圖紙信息來完成，整個加工過程實現了高度的自動化。

三、3D打印的應用前景與發展趨勢

隨著3D打印技術研究的不斷深入，其應用廣度越來越高，同時3D打印的精度也在不斷的提升，一些高效的、低耗能的3D打印技術已經廣泛的應用于各個行業，當前3D打印技術主要被用于制造一些擁有高精度要求的機械零件加工，其主要的應用前景包括以下幾個領域：

（1）航空航天領域

在航空航天領域，大多數的零部件要求具有較高的精度，并且也對零件具有輕便化的要求。采用3D打印技術，能夠實現航空航天領域部分零件制造流程的創新，能夠提高一些精密零件的加工精度，從而能夠進一步保障該領域的零件制造質量的穩定性。

（2）醫療器械領域

在醫療領域，同樣需要一些精密的耗材，基于3D打印技術，不僅能夠確保醫療器械耗材的制造精度，同時也能夠進一步降低醫療耗材的制造成本。特別是在器官移植領域中，采用3D技術有針對性的額進行器官打印，可以有效的避免器官移植后的排異反應。

總之，3D打印技術特別適用于高新技術領域，可以有效的縮短一些機械類產品的試驗周期，并且適合于一些精度較高的機械加工，其未來的發展前景必將會極為廣闊，廣泛的應用于機械加工領域，并可能有效的彌補傳統加工技術上的不足。

四、總結

隨著機械制造技術的不斷發展，3D 打印技術將得到更快更好的發展，將會應用于更多的領域與行業，同時隨著 3D 打印技術的提升，3D 打印的精度更高速度更快，3D 將會被更多的應用于機械自動化領域，同時也將會對機械自動化領域產生更大的影響，也將帶領機械自動化向更高的領域發展。

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