3D打印技術在機械自動化領域的應用研究

吳佳奇

摘要：科學技術發展帶動機械自動化領域的進步，3D打印技術就是機械自動化領域研究出的重要成果之一，3D打印技術降低了資源消耗，具有智能、經濟、高效等諸多優點。本文主要分析了3D打印技術的優點和缺點，就3D打印技術在機械自動化領域的應用進行討論。

關鍵詞：機械化;3D打印;科學技術;高效

1.3D打印技術相關概念

（1）3D打印技術是什么

根據數字模板合理使用可粘合材料被稱為3D打印技術，由于3D打印技術優點眾多，被廣泛運營于多個行業，如：醫療產業、珠寶、工業設計、汽車、建筑、航空航天等。

（2）3D打印技術的特點

不同于以往零件制作需要依賴傳統模具，3D打印技術是直接從計算機圖形數據生成各種復雜的零件，這樣簡便的過程縮短了產品生產時間，提高了產品生產效率。

（3）3D打印工藝的過程

3D打印技術的過程一般分為兩步：第一步，在需要成型為實物的地方適量噴灑上3D打印特殊膠水;第二步，在整個區域均勻地撒上粉末，當粉末落到噴有膠水的地方時會被黏貼住然后迅速固化，粉末在其他沒有膠水的地方就是自然散落情況。噴灑膠水和噴灑粉末工作在不停交替中模型會逐漸被打印成實物成品，最后清理多余粉末拿出模型，整個3D打印的過程結束，未使用散落的粉末收集起來，下次可以再繼續使用，降低材料成本。

使用3D打印模型能實現600DPI的分辨率，每層厚度只有0.01mm，模型上的照片和文字也能打印得一清二楚，目前市面上的3D打印技術大致為以下四種：SLA光固化、FDM熔融沉積造型、SLS激光粉末燒結成型、3DP三維打印。

（4）技術限制

技術限制分為四方面：材料限制，機器限制，經費限制和知識產權的顧慮。現在的3D打印機技術還不夠成熟，無法支持很多日常生活中所需材料的打印;3D打印機還沒有推廣到各家各戶，滿足不了所有人的需求;3D打印技術由于生產成本高直接影響到所需花銷的費用也很高，普及大眾是非常困難的;3D技術能夠隨意復制各類物品，存在侵害他人知識產權的可能。

2.3D打印在機械自動化領域使用的優劣勢

2.1 3D打印在機械自動化領域使用的優勢

（1）提高機械制造自動化水平

3D打印技術的進步明顯提高了機械自動化的水平，機械自動化制造改變了傳統的人工機械制造模式，不再需要大量的人工操作，大大降低了人工成本。

（2）減少了材料資源的浪費

3D打印技術從設計到制作過程都做到節約資源，降低對自然環境的污染，傳統機械制造需要大量的人工服務，在材料使用時也沒有辦法做到精準，故而造成大量浪費，自動化機械制造使用數據精確，3D打印技術日漸成熟起來，相關材料資源研制也有了發展，可以做到原材料能回收再利用，有效減少資源浪費和保護生態環境不被污染。

2.2 3D打印在機械自動化領域使用的劣勢

3D打印技術的優勢是非常明顯的，但是也存在一些劣勢、缺點。3D打印技術還屬于新興發展階段，技術所需要的特殊材料還缺乏穩定性，所以直接制成的成品品質也不穩定。因此對3D打印技術和相關服務技術的研究還是需要深入，展開思維，加大創新，使3D打印技術能發揮更大的作用。

3.3D打印在機械自動化領域的應用

3.1機械自動化領域自動化生產

近年來我國信息技術和高新技術飛速發展，多元化和智能化已經成為現代機械自動化的主流趨勢，機械自動化領域里的3D打印技術應用更是促進機械生產智能化的發展。3D打印技術的載體是計算機里的各種軟件程序，各種數據信息通過計算機傳輸，獲得全面詳細的打印數據，通過先進設備特殊材料完成打印，傳承了傳統機械制造技術內涵的同時也完成了創新，讓3D技術更貼近人們的生活需求。

3.2對機械設備零部件的設計和加工

3D打印里有一項快速成像功能，可以用來打印制作一些比較復雜的機械零件，有效降低了設計和加工的技術難度和提高效率。

3.3機械設備零件模型制作

3D打印技術不光能制作機械里的復雜零件，還能通過詳細的數據傳輸制作零件的模型，整個制作過程非常簡便，節省了時間，促使產品生產效率和水平提高，改變了機械制造行業的布局。

3.4機械設備的定制化生產

科技和經濟的飛速發展，帶來一些新興物品，傳統的機械制造業已經無法滿足這類要求，3D打印的超強復制制作能力，可以很快根據需要生產物品的特殊性開啟定制生產，從而滿足用戶的機械制造需求。

3.5與自動化配合

3D打印技術主要是以打印機為中心，接收互聯網傳送的詳細數據來進行制作。區別于傳統的機械技術制造，3D打印技術和機械技術相結合后對機械設備生產有非常重要的作用，可以在提高工作效率的同時也節省了大量人力資源。

4.3D打印技術在機械制造自動化的革新和前景

4.1基于3D打印技術的機械自動化革新

傳統機械制造方法流程繁瑣，為保證零件質量要花費大量的人力和物力，技術人員需要根據零件要求設計出有效的夾具結構，要實現自動化生產零件，就要對生產零件的機械進行創新。設計稿直接傳輸減少了在傳輸過程中設計稿數據產生偏差的情況，保證了零件的精準度，零散零件的制作也將井然有序。經過相關研發人員的努力，3D打印技術也有多種類型，可以較好地適應不同的制造要求和標準。

4.2 3D打印技術的前景

（1）航空航天領域

象征著國防力量的航空航天領域對所需的相關零件有更高的要求。航空航天業發展非常迅速，相對地，所需要的機械化制造成品也需要跟上行業發展速度，制造出最新要求的零件，因為行業的特殊性，零件在達到精準生產以外，還需要做到輕巧的要求，而3D打印技術能更好地解決這些問題。

（2）醫療器械領域

醫療器械的使用與我們日常生活息息相關，伴隨著醫療技術的發展，更多新進的醫療器械也走到我們面前，器械的使用直接關乎到我們的生命安全，制造要求也將更加嚴格。傳統機械制造技術無法適應這樣的發展要求，而3D打印技術能很好地彌補傳統機械制造技術的缺陷，成為了醫療器械高新技術研發的堅實基礎。

5.結語

根據上文敘述可知，在經濟高速發展影響下，各行業也在快速成長和發展，而傳統的機械制造技術已經無法滿足大眾的需求，在這樣背景下3D打印技術發展起來。3D打印技術不同于傳統機械制造技術，利用新的制造材料和新的制造方式進行生產，與傳統制造業相對比更加，制造出的成品規格更加精準，還能節省人力、物力和提高工作效率，能適應幾乎所有行業的制造要求，但是3D打印技術還是存在一些問題。由于3D打印技術的打印機和打印所需材料費用都比較高，無法對一些日常用品進行打印制作，推廣困難，還沒能做到市場普及，在后續對于3D打印技術的研究發展中，可以就推廣普及方面多做考慮。

參考文獻

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（河南工學院?河南?新鄉?453799）