3D打印在機械上的應用

劉丹+程碩

摘 要：現在的機械設計產品中，很多復雜且小的零件，不易加工。或者需要開模的件，小而精的零件等。這些件的統一特點是，做工較復雜，但卻不可或缺，開模等加工成本很高。且由于大部分是實驗件，加工的量不大，且不能保證一次就可達到設計的要求，后續還要經過大量的更改，模具、加工等的費用大大的增加。尤其是航空零件，因著所用材料等的不同，成本的消耗更是巨大。而3D打印機的出現，卻很好地解決了這些方面的問題，且價格便宜，在成本上有了大大降低。

關鍵詞：機械設計；零件；3D打印

1 機械設計

機械制計繪制，從最開始的手繪制圖，后電腦的引進，技術人員開始了在電腦上進行繪制。CAXA/CAD等軟件的引進大大提高了設計人員的水平，也進一步提高了圖紙的質量及加工的精度。

但CAXA/CAD等軟件，只是平面制圖，零件之間的配合上，只能靠圖紙的相互重疊。更有復雜但細小的件之間的配合，卻是很難細致，以至于零件間的配合出現了很大的問題。

3D制圖軟件的引進，以其立體的適合感，設計方案的直觀性，被受廣大設計者的喜愛。是以，Pro/Engineer、solidworks等軟件，被現下的機械設計者普通采用。但由于加工的圖紙依然是平面圖紙的加工，所以設計好的零部件還一樣進行加工。有時，零部件太小，導致加工很復雜。

圖1所示零件，為產品機械結構中的一個小零件。此零件的縱向高度為12毫米，不大，結構還比較復雜。機械加工十分費時，縱然是數控機床加工，加工的編程也很是費時。而且實驗件也只能加工一兩個，機械加工費時費力很不值得。

其次，此件很小，成型的產品材質為樹脂。所以，一般的加工廠家會建議開模來做。但由于此產品不可能一次成型，要經過大量的實驗，是以模具的設計不可能一次就完成。而開一次模的費用，將非常大。

2 3D打印

3D打印技術的現世，被譽為第三次工業革命的開始，以其獨特的技術迅速搶占各大頭條。3D打印技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末金屬或塑料等可粘性材料，通過噴頭或者激光束堆疊而成，FDM（熔融沉積成型）技術或SLA（立體光固化成型法）等技術。

隨著3D打印技術的提高，現下的FDM技術已有很大的提高，且激光技術的加入，更進一步提高加工的精度。現下，大部分工業級的3D打印機，基本上都采SLA（光固化成型法）等加工方法。

3 樣件

現下一般的3D打印機均可在現實中購買，且我國3D打印技術在國際上，已有相當的知名度。當我們運用三維軟件將機械零部件建模好后，在三維軟件中將建好模的零件以stl格式進行存檔。3D打印機與電腦連檔后，會對所識別的模型進行打印，如圖2所示。

打印出來的件，經過測量，與所要求的件，尺寸、配合等，都做得很好。而且通過這些零件，可以看出這個結構及此零件相關的尺寸，是否對所做產品的貼合度更高。而且用3D打印機打印出來的件，用料不多，成本上大大降低。

4 結束語

3D打印機的現世，給廣大設計者提供了很多的方便。但現下的價格有些高，一般的家庭可能承受上有些問題。且技術上的高要求，距離普通人的生活，還有些遠。但對于設計生產而言，其便利的方式，及價格，卻是很受歡迎。相信不久的將來，3D打印在機械上的應用將會越來越多。

參考文獻

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