3D打印技術及其對機械制造及自動化的影響

葛修霞 廖映華

【摘 ?要】對于制造業來說，新技術的應用使機械制造及其自動化獲得了更廣闊的發展空間。為了應對更加激烈的競爭，企業需要使用更加新穎的技術來提高自身的自動化發展水平，3D打印技術就是其中比較重要的一種。就我國制造業的發展而言，3D打印技術對于機械制造和自動化產生了多方面的影響。論文針對相關內容進行了綜合性的討論與分析，首先，介紹了3D打印技術為機械制造帶來的新變化；其次，討論了3D打印技術對機械制造和自動化的行業格局、技術研發、生產效率和人力配置產生的影響；最后，介紹了3D打印機技術在機械制造及自動化中的實際應用。希望通過對相關內容的討論，幫助機械制造業從業人員進一步了解3D打印技術對機械制造和自動化的影響，從而推動機械制造行業整體化發展。

【關鍵詞】機械制造；3D打印技術；機械自動化

【中圖分類號】TG659；TH164 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2023）03-0142-03

1 引言

科技的不斷發展促進了技術的整體化進步，而且在各個領域中科技的利用越來越廣泛。3D打印技術主要依賴于軟件設計程序，該程序使用數字和互聯網工具實現生產自動化，并根據本地生產方法完成生產和制造工作，減少產品的生產損耗，借此進一步提高整體效率，避免成本浪費問題。3D打印技術涉及多學科知識，通過應用3D打印技術不僅可以更好地利用材料，有效減少浪費問題，而且能夠按照實際要求生產產品，滿足客戶的實際需求，幫助企業實現可持續發展。現階段，機械制造及其自動化仍有很大的提升空間，應用3D打印技術可以在一定程度上提高其發展水平和生產效率，在傳統機械制造中發揮非常重要的作用。因此，在這樣的背景下，對于有關問題的討論成為當前的焦點。

2 3D打印技術概述

3D打印技術是科技發展的產物，其主要原理是通過數字打印機進行物品制造。打印技術由來已久，在目前社會上使用的一般打印技術，如紙質材料、彩色橫幅的打印等，都只是平面打印[1]。3D打印技術是在基礎打印的基礎上，融合數字打印技術形成的，因此，利用該技術打印出來的物體具有立體結構域。3D打印技術主要是在計算機中形成打印對象的模型，然后對原材料進行處理，再使用噴嘴將原材料噴在模型上，完成基礎打印，按照這種工作原理多次重復，最終形成立體的三維物品。由于其所具有的優勢，3D打印技術可以有效地應用于模具制造、建筑工程等諸多領域。

3 3D打印技術為機械制造帶來的新變化

3.1 基于3D打印技術的個性化定制技術

從我國的實際發展來看，隨著科學技術的進步，3D打印技術可以有效地推動機械制造和自動化生產的快速發展。3D打印技術的使用進一步實現了客戶的特定制造目標。傳統的機械制造技術受環境和市場經濟成本的影響，生產的產品比較大眾化，產品只能滿足大多數人的需求，無法滿足用戶的個性化要求。在使用3D打印技術后，機械生產過程可以從消費者的實際情況出發，滿足個性化生產的要求，使企業在市場上具有更強的競爭力，幫助企業在市場上占據更有利的地位，使企業通過滿足個性化生產的要求，在市場上占據更大的份額，為企業實現高質量發展提供動力。

3.2 基于3D打印技術的智能生產技術

從當前機械制造行業的實際情況來看，機械自動化生產已經進入智能化時代，人工智能在各個行業的運用都起到了一定的推動作用，無論是工作效率還是工作質量，都取得了顯著的提升。因此，推動機械制造業的智能化發展已成為當前發展的重點，而3D打印技術的使用成為其發展的重要優勢。3D打印技術的使用可以使機械制造更加靈活，利用計算機軟件制作三維模型和圖紙，以這種方式建模可以更好地呈現產品的整體情況。對于結構和功能要求較高的產品，相關人員可以先使用尖端設備和人工智能技術進行模型設計工作，再使用3D打印設備進行生產，這樣可以保證產品符合實際要求，降低問題的發生概率，減少人因失誤帶來的不利影響，為整個生產過程提供保障。借助智能化的生產模式，可以高度還原產品的設計特征，利用3D打印技術可以進一步實現產品模型設計的實物開發。基于3D打印技術的生產工作本身就屬于一種科學有效的機械自動化生產模式，在智能化方面效果突出，能夠有效滿足生產的實際要求，對于后續的開發和優化具有非常積極的意義，能夠有效提高其整體智能化水平。

3.3 基于3D打印技術的生態環保技術

從傳統機械制造業來看，在實際生產中如果環保工作不到位，極易產生大量的污染物，而且這一污染問題很難避免。雖然現階段相關企業已經采用了各種環保技術來控制污染，但無法達到無害化的生產效果。因此，傳統的生產方式與當前的生態生產理念之間存在著很大的矛盾。在此背景下，機械制造業在實際發展中受到了很大程度的限制，無法滿足實際生產要求，并且需要采取更有效的方式調整其整體生產環節。采用3D打印技術可以有效地滿足生態環保的要求。3D打印設備一般采用計算機進行數字建模，然后進行實際生產[2]，這種生產模式強調一體化一次生產成型，沒有煩瑣的生產加工步驟，產品的設計和生產過程更加方便、靈活且環保。在打印生產的過程中，可以有效減少材料的浪費，保證材料的有效利用，因此，這是一種非常環保的生產方式，可以對行業可持續發展起到積極的推動作用。

4 3D打印技術對機械制造及自動化的影響

4.1 影響機械制造及自動化的行業格局

3D打印技術在機械制造及自動化生產中的運用具有非常明顯的優勢，通過應用該技術，可以先根據計算機設置的數據生成相應的物體，然后通過打印機直接打印模型，無需工作人員的手動操作，可直接完成制造任務，進一步提高了生產效率，有效地降低了生產成本。從實際情況來看，在機械制造行業，3D打印技術的應用可以有效地改造傳統模式，使機械制造行業的生產工作不同于傳統的分散模式，可以減少區域壟斷的問題。通過這種方式，零部件供應商可以進行信息傳遞，從而有效優化產業供應鏈，進而助力行業格局的調整。從傳統機械制造業來看，其是一個勞動力密集型、機器密集型的行業，在使用3D打印技術后，這種傳統的生產方法將逐漸被淘汰，這證明3D打印技術可以有效地改變傳統機械制造業的生產格局。

4.2 影響機械制造及自動化的技術研發

利用3D打印技術可以打印三維立體的模型，制作成本相對較低，因此，相關技術人員應進一步強化對3D打印技術的研究。借助該技術，可以有效推進機械制造一體化建設及其自動化發展，使這一行業的技術研發工作得到有效優化[3]。良好的技術在開發與利用之中，與工作人員的素養和設備的支持有非常緊密的關系。因此，在3D打印技術的不斷研發和改進中，將帶動機械制造和自動化技術的研究和變革。對此，需要將3D打印技術的研究與機械制造、自動化生產技術有效地結合起來，使技術之間形成更緊密的關系，促進其共同發展。

4.3 影響機械制造及自動化的生產效率

3D打印技術的使用改變了機械制造和自動化的生產效率。事實上，雖然我國人口眾多，企業在生產制造方面具有人力資源的優勢，但人力成本投入過多，也會增加企業成本，浪費人力資源，難以有效提高整體生產效率。在使用3D打印技術后，可以改變機械制造和自動化生產的現狀，使其不受人力成本等相關問題的影響。通過將機械制造及自動化生產與3D打印技術相結合，可以進一步減少人力資源的消耗，利用機器生產代替手工勞動，而且自動化生產技術可以縮短生產所需的時間，用更少的時間和更低的人工成本，進一步提高企業的經濟效益，這對企業的長遠發展具有重要意義。

4.4 影響機械制造及自動化的人力配置

在過去的一段時間，勞動力資源一直是我國制造業發展的基礎，正因如此，我國吸引了大量的跨國企業，使得機械制造業取得了快速的發展和進步。但是，隨著現代科學技術的不斷發展，機械制造和自動化的未來發展更加依賴于信息化和智能化技術，對單純的體力勞動的需求顯著降低[4]。從目前機械制造業的實際情況來看，相關企業對技術型人才的需求明顯增加，在此背景下，從事簡單加工工作的勞動力資源極易面臨失業的問題。在我國的長期建設中，由于對技術人才的重視不足，為機械制造業的發展造成了一定程度的制約，而3D打印技術的使用促進了機械制造業的發展和自動化技術的進步，有效地優化了工藝流程并避免了生產工作受到內外部相關因素的影響，在數字化生產的背景下，可以進一步改善機械生產制造環節的人力資源配置情況，減少傳統制造中對流水線作業的需求。

5 3D打印技術在機械制造及自動化中的應用

5.1 3D打印技術在制造工藝中的應用

首先，在3D打印技術的實際運用中，需要構建一個三維模型，然后需要通過粉狀材料形成模型，并通過軟件系統的參數設計和數據調整，實時完成整個生產任務。完工后，對剩余的原材料進行清洗和收集，可用于后續的生產制造，進一步提高原材料的利用效果。其次，在3D模型打印完成后，由計算機進行處理，然后傳輸到3D打印機。原料經反復加工后可重復利用，能夠有效提高產業價值[5]。在應用3D打印技術后，機械制造的效率和產值顯著提高，對機械制造及自動化技術的可持續發展具有非常積極的影響。

5.2 3D打印技術在環保工藝中的應用

應用3D打印技術可以產生更少的浪費和減少業務的損失，有效節約生產資源，使機械制造業的經濟特征更加顯著。在我國執行環保戰略的過程中，通過提出節能降耗的要求，為工業改革提供了基礎動力，使機械制造業不斷優化和改進工藝，加強技術創新，提高整體管理水平。在實際應用3D打印技術后，產品材料實現了環保化應用，并且通過使用這一技術，可以提高可持續發展水平，以此生產的產品對環境友好，從而使機械制造行業實現綠色化發展，逐步向環保、高效目標邁進。

5.3 3D打印技術在智能發展中的應用

智能化發展是機械制造業的建設方向，利用3D打印技術，機械制造可以從傳統模式向智能模式不斷轉變，可以實時進行模型優化和調整[6]。設計人員可以根據實際情況作出合理的設計選擇，使產品制作有更強的可選擇性。此外，在利用3D打印技術的過程中，可以有效利用智能技術對存在的問題和隱患進行分析并予以有效解決，從而實現機械制造的高效化、智能化發展，帶動機械制造行業整體結構的調整和優化。

5.4 3D打印技術在科技研發中的應用

機械制造企業只有運用科學的理念，各類前沿技術才能得到有效實施并發揮應有的作用，從而進一步實現可持續發展目標。在3D打印技術的實際應用中，可以增強機械制造自動化的科學性和有效性，為機械制造業的發展提供更大的幫助[7]。例如，在實際的產品設計工作中，可以利用3D打印技術體現產品設計的科學性，并進行升級測試，使產品設計具有更廣闊的改進空間，為產品賦予更高的價值，促進制造業的智能化、科學化發展，并通過科學思想的有效運用，為3D打印產品的實際開發提供幫助，使其實現技術水平的進一步提升，借助3D打印技術擁有的高度個性化制作功能為產品設計、開發和制造提供便利。

5.5 3D打印技術在產品創新中的應用

隨著機械制造和自動化的發展，社會生產力得到了極大的提高，傳統的機械制造方式已經不能滿足當前的實際需要，因此，相關企業需要基于設計角度實現產品創新，提升整體創新水平，促進機械制造行業的環保、節能和可持續發展。在機械制造和自動化生產中，零部件的生產要求企業重視質量、突破產量。因此，企業需要在設計理念上進行全面創新，運用智能化生產技術，做到生產保質保量[8]。基于3D打印技術的應用，產品在設計上保證滿足多元化發展和環保要求，實現產品創新發展，達到節能降耗的整體效果，提高整體經濟水平。通過利用先進工藝，3D打印技術可以得到有效的控制，解決生產過程中該技術本身存在的問題，進一步提升產品的價值。在這一過程中，可以有效地提高機械制造和自動化的發展水平，改變和創新原有的設計理念，確保產品能夠實現智能化、個性化發展。

6 結語

在經濟快速發展的過程中，制造業取得了長足的進步，3D打印技術的運用在制造業的發展中發揮了積極作用。3D打印技術的應用不僅可以使機械制造業實現快速變革，促進其進一步實現自動化，提高產品生產的效率，還可以保護環境、減少浪費。我國制造業的實際情況表明，3D打印技術在提供機遇的同時，也帶來了更大的挑戰。從目前機械制造行業的實際情況來看，3D打印技術的實際應用仍有很大的提升空間，需要不斷優化生產工藝、完善管理流程、提高技術水平，進而保證3D打印技術在機械制造和自動化領域取得更好的效果。

【參考文獻】

【1】段俊霞.探析機械設計制造及其自動化的設計原則及發展趨勢[J].中國設備工程，2021（21）：181-182.

【2】楊阿華，孫衛萍.自動化機械設備研發設計及制造的流程、要點及風險評估[J].數字通信世界，2021（11）：130-132.

【3】徐一剛，陳沿宏，劉凱，等.關于機械設計制造及其自動化的發展方向的探究[J].輕工科技，2021，37（11）：55-56.

【4】于軍潔.淺談機械設計制造及其自動化學科的教學難點及對策[J].天天愛科學（教育前沿），2021（10）：47-48.

【5】陳至歡，劉云韓.新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用研究[J].內燃機與配件，2021（19）：155-156.

【6】鄧榮琦，朱翠霞.機器視覺技術在機械制造及其自動化中的應用[J].電子技術與軟件工程，2021（18）：108-109.

【7】夏嬗，倪飛.機械自動化加工技術在汽車制造行業中的應用[J].造紙裝備及材料，2021，50（9）：19-20.

【8】李睿哲，馬曉毅，盧軍浩，等.數控技術應用于自動化機械制造中的探討[J].數字技術與應用，2021，39（6）：4-6.