探討3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

魏云虎

（成都理工大學(xué) 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，四川 成都 610059）

探討3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

魏云虎

（成都理工大學(xué) 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，四川 成都 610059）

隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，為機(jī)械制造行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)，而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展。3D打印技術(shù)主要將電氣、計(jì)算機(jī)以及光學(xué)等先進(jìn)的技術(shù)融于一體，具有成影的速度快、材料利用率高等特點(diǎn)。文章主要對(duì)3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行探究與分析。

機(jī)械制造；3D打印技術(shù)；應(yīng)用

為了推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用了3D打印技術(shù)，但由于我國(guó)對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用還不成熟，因此，還存在著一些問(wèn)題，需采用有效的措施來(lái)解決這些問(wèn)題，將3D打印技術(shù)與實(shí)際情況相結(jié)合，才能使3D打印技術(shù)發(fā)揮出最大的潛能，以促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

1 3D打印技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

世界上第一臺(tái)3D打印設(shè)備誕生于1984年，3D打印技術(shù)在經(jīng)歷30多年的發(fā)展后，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生的影響也越來(lái)越大。在1991年，3D打印設(shè)備實(shí)現(xiàn)了重大的轉(zhuǎn)變，成功的轉(zhuǎn)入到商業(yè)中。于1996年，3D打印機(jī)制作成功了，我國(guó)的第一臺(tái)3D打印機(jī)制造于1994年，而且此設(shè)備被申請(qǐng)了知識(shí)產(chǎn)權(quán)，主要是使用聚丙烯塑料以及塑料粉末狀物等材料制造此設(shè)備，3D打印技術(shù)在人們生活中使用的范圍越來(lái)越廣泛，并且已經(jīng)應(yīng)用在航天產(chǎn)品、醫(yī)療器械以及汽車生產(chǎn)等領(lǐng)域中。

2 3D打印技術(shù)的原理

3D打印技術(shù)中增材制造原理主要就是將所設(shè)計(jì)出來(lái)產(chǎn)品的三維模型在三維仿真軟件中從縱坐標(biāo)的方向進(jìn)行剖切形成有限多的平面，將分層加工和疊加成型相結(jié)合，進(jìn)而組成打印材料以得到3D實(shí)體，同時(shí)形成相同比例的實(shí)體模具。由于3D打印技術(shù)的成型方法有所不同，其所利用的原理也不一樣，主要概括為以下兩個(gè)方面：

（1）依據(jù)三維成型的3D打印原理。依據(jù)三維成型的3D打印原理，主要是將一定量的原材料以粉末形狀從原料的存放桶傳送出去，然后將其放在加工平臺(tái)上用滾筒進(jìn)行碾壓直至薄層，并且在需要打印的區(qū)域用噴頭噴出已經(jīng)調(diào)和好的粘合劑。粉末狀的原材料和調(diào)和好的粘合劑相融合，就能用很快的速度凝結(jié)成固體。當(dāng)打印機(jī)打印完一層以后，工作臺(tái)會(huì)依據(jù)程序的設(shè)定自行下降到已經(jīng)設(shè)定好的距離，然后根據(jù)計(jì)算機(jī)已經(jīng)設(shè)定好的數(shù)值不斷地進(jìn)行打印并且不斷地依次循環(huán)，直至完成三維模型的三維成型打印，之后將工作臺(tái)上沒有固化的粉末進(jìn)行清除。

（2）熔融固化技術(shù)。熔融固化技術(shù)就是在3D打印機(jī)中融入三維實(shí)體模型，由打印機(jī)的控制程序來(lái)對(duì)打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行自動(dòng)的規(guī)劃。然后在經(jīng)過(guò)一系列的環(huán)節(jié)，直至所需要的三維實(shí)體模型被打印出來(lái)，最后電腦程序進(jìn)行自動(dòng)的停止

3 3D打印技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

（1）機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)速度加快。在機(jī)械制造的領(lǐng)域內(nèi)，生產(chǎn)產(chǎn)品是其最關(guān)鍵的部分，在以往傳統(tǒng)的零部件加工生產(chǎn)的過(guò)程中，往往需要消耗大量的時(shí)間，同時(shí)還要較多的輔助設(shè)備來(lái)幫忙，例如：利用工裝夾具和機(jī)床來(lái)輔助，此外，還消耗大量的勞動(dòng)力，在這樣的情況下，會(huì)嚴(yán)重地降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并且使所生產(chǎn)制造出來(lái)的產(chǎn)品很大程度上不符合市場(chǎng)的需求，而且，利用以往傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)方法所制造出來(lái)的產(chǎn)品，還得進(jìn)行下一步的市場(chǎng)檢驗(yàn)，然后對(duì)檢驗(yàn)出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析是否符合要求，倘若不符合再進(jìn)行下一步更改。這樣使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期被延長(zhǎng)，減緩了機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的進(jìn)程，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，很大程度上加快了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，并且再此技術(shù)下生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，大部分多切合了市場(chǎng)的實(shí)際需求，同時(shí)也使產(chǎn)品的質(zhì)量得到保證。

（2）轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。在以往的零部件加工方法中，對(duì)機(jī)械制造企業(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著較高的要求，同時(shí)機(jī)械制造企業(yè)必須消耗大量的人力及較長(zhǎng)的時(shí)間才能使產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)，這樣就會(huì)大大降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而將3D打印技術(shù)應(yīng)用與機(jī)械制造行業(yè)中，能夠有效地避免這種現(xiàn)象出現(xiàn)。在制造產(chǎn)品中融入3D打印技術(shù)，可以大量減少人力資源的需求，且其自身就能很好地完成生產(chǎn)過(guò)程，而且經(jīng)過(guò)其加工的零部件的穩(wěn)定性以及集成度都能得到明顯的提升，應(yīng)用3D打印技術(shù)，可以使零部件的設(shè)計(jì)和加工過(guò)程都能得到較大程度的簡(jiǎn)化，企業(yè)能從中得到更高的經(jīng)濟(jì)利益。

例如：在航空中使用的零件都是經(jīng)過(guò)高要求檢驗(yàn)的，其不僅要有較高的穩(wěn)定性，而且還只能對(duì)其進(jìn)行小批量地生產(chǎn)。此外，在航空中使用的零部件形狀種類有很多，并且每種形狀在生產(chǎn)中的要求都不一樣，這在很大程度上影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)。而如果使用3D打印技術(shù)，僅僅只需使用3個(gè)零件就能完成原先復(fù)雜的加工過(guò)程，并且有效保證了零部件的質(zhì)量以及零部件的穩(wěn)定性，以此可以發(fā)現(xiàn)，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域中，有效的促進(jìn)了機(jī)械行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

為了使生產(chǎn)出來(lái)的零部件能符合消費(fèi)者對(duì)小部件強(qiáng)度精度以及剛度等各方面的要求，必須對(duì)機(jī)械制造行業(yè)的打印質(zhì)量進(jìn)行不斷的完善和提高，并且使我國(guó)的3D打印技術(shù)得到不斷發(fā)展，使其作用得到充分的發(fā)揮。除了相關(guān)的技術(shù)人員外，國(guó)家也應(yīng)該更加重視相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究進(jìn)展，使3D打印技術(shù)的培訓(xùn)工作能隨之不斷的加強(qiáng)，大力宣傳有關(guān)工作，讓更多的人可以更好地了解此項(xiàng)技術(shù)，將我國(guó)的3D打印技術(shù)提升到更高水平，同時(shí)，還要不斷地引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，使我國(guó)的3D打印技術(shù)能夠達(dá)到世界的一流水平與國(guó)際接軌。

［1］劉銘，張坤，樊振中.3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展［J］.裝備制造技術(shù)，2013，（12）：232-235.

［2］《改革與開放》編輯部.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，兩化融合；3D引領(lǐng)，應(yīng)用先行——3D打印：新技術(shù)、新應(yīng)用、新模式峰會(huì)［J］.改革與開放，2015，（1）：2，4.

［3］卞正崗.機(jī)械制造自動(dòng)化與儀器儀表制造自動(dòng)化的發(fā)展——快速成型系統(tǒng)及3D打印機(jī)［J］.中國(guó)儀器儀表，2013，（8）：19-22.

Discussion on the Application of 3D Printing Technology in the Field of Machinery Manufacturing

WEI Yun-hu
（College of Nuclear Technology and Automation Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China）

WiththecontinuousimprovementofthelevelofscienceandtechnologyinChina，itprovidesagoodfoundationforthe development of the machinery manufacturing industry，and the emergence of 3D printing technology has greatly promoted the development of machinery manufacturing.3D printing technology will integrate electrics，computer and optical and other advanced technologyintoone，withacharacteristicof fast imaging and high utilization of materials.This paper mainly explores and analyzes the applicationof3Dprintingtechnologyinthefieldofmechanicalmanufacturing.

machinery manufacturing；3D printing technology；application

TH16

A

2095-980X（2017）02-0023-01

2017-02-06

魏云虎（1993-），男，山東蒼山人，大學(xué)本科，主要研究方向：機(jī)械工程。