3D 打印技術(shù)在機械自動化領(lǐng)域的應(yīng)用

文/黃鳴遠

現(xiàn)如今，科技帶來了越來越多的新興技術(shù)，3D 打印技術(shù)從1990年開始運用，根據(jù)這一技術(shù)制造的機械產(chǎn)品方便了人們的生活，但是更快的社會發(fā)展使得人們對機械設(shè)備也提出了更高的要求，因此3D 打印技術(shù)的生產(chǎn)水平隨之也提升不少，有更廣闊的發(fā)展空間。3D打印技術(shù)也可以稱為增材打印技術(shù)，和原始機械產(chǎn)品的加工方式不同的是，這一技術(shù)一方面使原材料用量更節(jié)省；另一方面使材料成本更低，使用原始技術(shù)加工器械時，即便是加工產(chǎn)品的數(shù)量很少，也需要花費更多的時間以及成本。相比較可發(fā)現(xiàn)3D 技術(shù)的快捷便利性，因此可以說3D 打印技術(shù)讓機械自動化發(fā)展邁進了新時期。

1 3D打印技術(shù)的含義

3D 打印技術(shù)在數(shù)字模型文件的基礎(chǔ)上，將粉末的金屬或塑料材質(zhì)逐層進行打印最終形成物體，它可通過電腦數(shù)據(jù)控制3D 打印機把一切形狀打印出來，從而節(jié)省商品的制造成本，3D 打印技術(shù)最早出現(xiàn)于十九世紀末期，它將光固化、紙疊層技術(shù)結(jié)合在一起，可在短時間內(nèi)成型，和普通打印機的運行原理類似，打印原料的不同造成了差異性，普通的打印機的打印原料是紙和石墨，而3D 打印機則采用粉末狀金屬、陶瓷、砂石為主原料，在內(nèi)測配置液體或粉末等材料，通過控制電腦把打印的材料一層一層進行疊加，最后將計算中的圖像生產(chǎn)為實物。根據(jù)它的原理特性，它在很多地方都有運用，譬如模型開發(fā)等，使用傳統(tǒng)的方式制造模型首先要設(shè)計圖紙，然后將材料拼湊在一起最終制成模型，現(xiàn)在使用3D 打印技術(shù)就能在很短的時間內(nèi)制作出更精美、精致的模型，因此，在日常生活中人們更喜歡使用3D 打印技術(shù)制作器件。

2 3D打印技術(shù)的工作原理及方式

3D 打印技術(shù)涵蓋噴墨打印、激光燒結(jié)、電子溶結(jié)等技術(shù)，它可以在較短的時間設(shè)計出單個元器件或整個產(chǎn)品，在實際的應(yīng)用過程中，設(shè)計師先通過畫圖軟件搭建形成產(chǎn)品的數(shù)字模型，接著將其完好保存，用3D 打印機掃描讀取電腦中的數(shù)字模型的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后把產(chǎn)品打印出來。在這一過程中，3D 打印機占據(jù)最重要的地位，它是整個過程的核心，要完成3D 打印的最后一個環(huán)節(jié)需要讓3D 打印機正常工作，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展可知，它最高的圖形分辨率為600DPI，層與層之間的間隔厚度僅0.01 毫米，相較于原始的打印機它性能明顯提升了不少，而且還能使用有色顏料實現(xiàn)彩色打印。

3D 打印技術(shù)與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品加工方式有所不同，傳統(tǒng)方法需要將原材料切削在重新拼裝，在這兩部分的操作上會耗費大量的時間以及原材料，生產(chǎn)的產(chǎn)品類型較少。但3D 打印技術(shù)與此相反，一些形狀特別的產(chǎn)品也極易進行批量生產(chǎn)，而且在眾多的領(lǐng)域都能被運用，譬如可以把之前的產(chǎn)品的生產(chǎn)過程適度調(diào)整轉(zhuǎn)變?yōu)闅v史，對大型企業(yè)、實力強大的企業(yè)來說，使用這一技術(shù)生產(chǎn)商品將影響機械制造業(yè)的整體格局。3D 打印技術(shù)使第二次工業(yè)革命發(fā)生了改變，從那以后生產(chǎn)模式也逐漸變成大規(guī)模的流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品慢慢從標準統(tǒng)一過渡到個性化定制。隨著3D 打印機應(yīng)用范圍的擴大，產(chǎn)品推廣的時間相應(yīng)也會縮減，從使用者的角度看，他們僅僅只要在網(wǎng)上下載設(shè)計圖，在極短的時間內(nèi)即可使用3D 打印機打印產(chǎn)品，不用搭建規(guī)模巨大的生產(chǎn)流水線，聘請數(shù)量眾多的工人進行生產(chǎn)，而且也不需要在倉庫中積壓成千上萬的元器件。它的種種好處從其他角度看可以稱之為社會規(guī)模的生產(chǎn)制造，通過制造資源網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)形成效率更高的供應(yīng)網(wǎng)以及用戶服務(wù)網(wǎng)，換句話說，這種方式使制造業(yè)發(fā)展更快、有利于社會的可持續(xù)發(fā)展。

3 3D打印技術(shù)對機械自動化領(lǐng)域的影響

隨著這幾年科技的進步、社會的變遷，各行各業(yè)都產(chǎn)生了巨大的變化，3D 打印技術(shù)也不例外，它在技術(shù)上有了很大的優(yōu)化，3D 打印技術(shù)的種類和3D 打印機有了更大的發(fā)展空間與應(yīng)用范圍，就拿其中的一個應(yīng)用領(lǐng)域機械自動化領(lǐng)域來說，3D 打印技術(shù)慢慢地使傳統(tǒng)的機械自動化行業(yè)固有的制造加工模式，在原始機械自動化行業(yè)中，加工元器件產(chǎn)品主要的方法是機械加工、焊接、制造模具等，通常會在生產(chǎn)規(guī)模巨大的情況下加以使用，原材料相應(yīng)變多、耗費的時間也會更長，將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于機械自動化領(lǐng)域?qū)φ麄€機械制造業(yè)都有極大的好處，提高生產(chǎn)水平，3D 打印技術(shù)屬于一種增材制造技術(shù)，它不但可以降低原材料的使用量，還能防止加工時產(chǎn)生過多的邊角廢料，降低材料的損耗率并提高產(chǎn)品的質(zhì)量，使其更精致。而且它還適用于小批量的生產(chǎn)，將其中的模具設(shè)計、設(shè)計周期、設(shè)計成本的問題逐一解決，可以說3D 打印技術(shù)促進了傳統(tǒng)機械自動化領(lǐng)域的發(fā)展。

現(xiàn)在的3D 打印技術(shù)對機械自動化領(lǐng)域有著積極的影響力：

（1）該技術(shù)中使用快速成像原理，降低了復(fù)雜元器件的設(shè)計難度系數(shù)，提高了機械制造自動化的生產(chǎn)效率；

（2）伴隨科學(xué)技術(shù)的進步，其中使用的材料成本會下降，其中的一些材料還能回收二次使用，大大降低了原料的使用成本；

（3）自動化制造指日可待，人力將逐漸被取代。

總而言之，3D 打印技術(shù)對機械自動化領(lǐng)域的好處多多，但是也要正確看待其中存在的缺點，包括對周邊環(huán)境的污染以及材料對產(chǎn)品穩(wěn)定性能的影響。

4 結(jié)語

綜上所述，3D 打印技術(shù)具有很多的好處，在重新構(gòu)建物體的形狀上取得了一定的進步，但是動態(tài)物體暫時無法被打印出來，但是在以后的發(fā)展中將解決這一難題，隨著科技日新月異的變化，3D 打印技術(shù)也會獲得更大的發(fā)展空間，應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，對于機械自動化領(lǐng)域來說，將產(chǎn)生巨大的影響力促進其更快的發(fā)展。