3D打印技術在機械制造自動化中的應用

張利成

摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，機械制造領域也加快了向自動化方向發展的進程。而新型的3D打印技術是現代技術進步的一個重要成果，其在機械自動化領域的應用極大地提高了我國機械加工制造的能力。特別是隨著高分子材料等科學技術的進步，3D打印技術與電氣、光學等自動化技術的有機融合，不僅促進了機械制造的多元化發展，滿足用戶對機械設備的個性化需求，而且有效地降低了生產加工成本，提高了機械設備的生產效率。3D打印技術在機械自動化領域的應用為機械制造行業創造了一個重大的發展機遇，應繼續加強對3D技術的研究和應用，從而全面推動我國機械制造行業的現代化發展。

關鍵詞：3D打印;機械制造;自動化;應用

一、3D打印運用優勢

1、智能化。未來，是智能化的時代。近些年人工智能風靡全球，并且在眾多行業有著重要的應用，其表現出來的工作效率讓人欣喜。在制造行業中，其也必將朝著智能化方向發展。制造行業中智能化的體現之一便是3D打印技術，其靈活性賦予制造行業以智能。目前，3D打印技術已深入制造業中，并且正在不斷發展。3D打印利用軟件進行三維建模，在軟件建模設計中，產品的更多特征皆可表現出來，另外較復雜的產品也可以先進行模型設計，然后利用3D打印設備將其生產出來。由于產品的特征已由模型表達出來，3D打印技術將模型實體化，并保證其完整性。這是一種先進的高效的生產技術，可以實現產品定制化，展示其智能化特性。

2、定制化。科技水平的提升促使制造業進一步發展，3D打印技術實現產品定制以滿足個性化需求成為可能。以前，原有的制造技術因成本限制和實際的市場環境，生產的產品只可迎合大部分需求，卻無法滿足個性化需求，小量需求的產品市場不大。目前，3D打印技術的出現和發展，使得產品設計可以依照個人的實際情況，根據需求來進行設計，滿足個性需求。

3、生態化。在傳統的機械制造業中，污染問題一直伴隨其左右，這越發的不符合現在生態化建設的需求。而3D打印另一個優點是基本無污染。3D打印是借助數字化建模再將其復現為實體的設計理念，一步成型，避免繁瑣加工步驟，這提高了產品設計的靈活性，并且在打印過程中其對材料的利用率非常的高，這極大的減少了浪費，提高了經濟性，增加了環保性。

二、3D打印技術原理與方法

噴墨打印、激光燒結以及電子熔結都屬于3D打印技術中的一種。3D打印技術可以在較短的時間內設計好單個零件與整個產品的設計。例如：作為設計者，需選用CAD軟件建立好數字模型，之后保持好數字模型，利用3D打印機來讀取電腦中的數字模型指令，從而達到對產品的打印。在3D打印機中，3D打印技術屬于最為重要的一部分，運用3D打印機便是實施3D打印最后一道屏障。根據當前發展情況來看，最高可以達到600DPI的分辨率，層間厚度為0.01毫米的打印效果。和傳統打印技術相比較，已然具有較大的提升空間，從而運用有色膠水來實施彩色打印。3D打印技術改變了以往原材料實施切割、組裝的傳統機械產品加工，可以節約大批量的材料、切割材料時間。在航空航天工業領域使用各式各樣的金屬零件都是經由固體鈦加工而成，需絕大部分材料被切除，這些切除材料沒有辦法在產品制造中獲得任何作用。某公司的研究人指出，采用3D打印技術并運用鈦粉末打印出來的零件和固體鈦切割相對比，從使用效果上看，沒有太大的差別，但是，前者卻能節約許多原材料。3D打印改變了第二次工業革命后，采取的是流水線的方式，進行了大規模生產，產品生產也慢慢從標準化和統一化發展到個性化與定制化。3d打印機的應用也會慢慢的降低推廣時間。站在消費者角度來講，需將網上的設計圖都下載下來，才能在固定的時間段內通過3D打印機將產品打印出來，不需要刻意的大規模生產線，也不用太多的工人實施生產操作，更加不用在倉庫中堆積零件。

三、3D打印技術在機械制造自動化中的應用

1、制造工藝中3D打印技術的應用。一是3D打印技術需要構建三維模型，然后將粉狀材料粘合成模型的強度，通過軟件系統的參數調整和數據處理，可以完成即時生產打印任務。完成后，可以清理并收集剩余原料為后續的生產制造做準備，極大地提高了原材料的利用率;二是三維模型構建后，通過計算機處理后再傳至3D打印機中，原材料經過處理與冷卻后，可重復進行打印，實現產業價值的提升。應用3D打印技術后，機械制造的效率和產值均得到提高，使機械制造不斷朝向自動化和智能化方向發展。

2、應用3D打印技術進行機械加工的智能化生產。隨著我國機械加工自動化水平的不斷提高和信息技術等新興技術的發展，多元化以及智能化已成為機械自動化領域發展的主要趨勢，而3D打印技術在機械自動化領域的應用極大地促進了機械生產制造的智能化發展。計算機的各種軟件程序是3D打印技術的主要載體，計算機通過網絡技術實現數據信息的傳輸，能夠獲得全面、詳細的三維打印數據。同時，該技術通過高科技的打印設備將高分子材料在先進的技術下進行定型。在機械自動化領域中應用3D打印技術，既傳承了傳統機械制造工藝的內涵，也是對傳統工藝技術的創新，使現代化機械設備更加符合人們的實際需要。

3、環保工藝中3D打印技術的應用。3D打印技術可以有效降低廢料的量和損失，使機械制造產業具有環保特點和節能降耗特征。應用3D打印技術后，原材料得到高效利用，廢料經過處理均可再次投入使用，節約了生產原料，使機械制造產業具有經濟化特性。同時，在國家環保戰略目標中，將低耗和低污染作為工業改革的基本出發點，促使機械制造不斷優化工藝、融合流程，更新技術和提高管理。應用3D打印技術，產品材料逐漸向環保方向發展。再者3D打印技術本身具有環保工藝，打印的產品具有環保特征，促便機械產業和自動化發展向環保型和高效型邁進。

四、3D打印的應用前景以及發展方向

當前在研究3D打印技術方面，研究的較為深入，這也增加了它的應用范圍，與此同時，3D打印精度也在逐漸的向上提高。高效、低耗的3D打印技術慢慢應用到了各個行業，近些年，3D打印技術被運用到了一些高精度的機械零件中，主要發展前景包括如下幾方面：（1）航空航天領域。航空航天領域中，大部分零件都擁有非常高的精度，對于零件也有輕便化要求。運用3D打印技術，可以很好的創新航空航天區域中的零件制造，能提升精密零件中的加工精度，使得此領域零件制造更加的平穩。（2）醫療器械領域。在一些醫療領域，一樣需要精密度非常高的材料，在3D打印技術上，不但可以保證醫療器械的制造精度，還能更進一步的減小醫療耗材的制造成本，尤其在器官移植區域，運用3D技術可以有效的對其器官實施打印，杜絕器官移植后產生的排異反應。然而，3D打印技術非常適合應用到高新技術領域，能很好的降低機械類產品試驗周期，有助于今后的發展，可以有效補足傳統技術上存在的缺陷。

結語

站在我國制造業的層面，3D打印好比一把雙刃劍，不僅帶來全新的機遇，而且面臨巨大挑戰。3D打印可以給機械制造業帶來了全新的變革，它不僅可以縮短產品生產的周期，提高效率，還可以保護環境，避免浪費。雖然，目前3D打印技術還存在一些不足，限制了其應用，但我堅信，3D打印必將在未來給機械生產制造帶來全新面貌。

參考文獻

[1]王智昊.3D打印技術在機械自動化領域的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（1）：105.