3D打印技術在機械自動化領域的應用

王智昊

進入21世紀后隨著科技水平的不斷發展，3D建模軟件和3D打印技術得到了快速發展，同時由于3D打印使用方面，精度高等諸多優點被廣泛的使用到多種領域，更是對機械自動化領域帶來革命性的變革。

【關鍵詞】3D打印 機械自動化 應用

隨著科技水平的發展，各類機械類的產品的不斷出現，給人們的生活帶來了極大的便利，同時隨著經濟水平的提升，人們物質生活水平的不斷提高，人們機械產品的精度要求越來越高，同時也希望使用更低廉的價格得到優質的產品。在這樣的情況下，極大的促進了3D打印技術的發展與應用。3D打印技術又稱增材打印，它改變了傳統機械產品機加工中切削等減材的模式，3D打印這種增材的技術在一定程度上相比傳統機加工減材的模式大大的解約了原材料，在一定程度上也降低了產品的成本。另外3D打印技術能夠更好地應用了單件以及小批量產品的加工制作中，單件或者小批量機械產品使用傳統機加工或者摸具制造的過程，往往需要較高的成本以及較長的制作周期，同時使用傳統方法制造單件或者小批量的制造方法，往往需要對機加工機械設備進行調試才能保障產品的精度與質量，這在一定程度上嚴重制約了產品的制造速度，同時也相應的提升了產品的制造成本以及影響著產品的制造精度，使用3D打印技術能夠很好的改變這一現狀，使單品或者小品量產品的加工更加便捷，更好地降低加工制造成本以及更好地提高產品的制造和精度等，使單件或者小批量機械產品的制造加工進入了新的模式。

1 3D打印技術的起源與發展

現代3D打印技術原理的指導性思想起源于科技水平發達的美國，在19世紀80年代的美國科學家 J.E. Blanther就在其申請的專利中提出了使用分層制造的方法來構建當時的地形圖；在20世紀初美國科學家Carlo Baese的在其申請的專利中對制造塑料產品的方法進行了相應的改造，建議使用光敏聚合物進行制造塑料制品；這些原理的不斷提出以及被應用是3D打印技術出現于發展的基礎，再經過科學技術的發展，有更多地科學家提出了3D打印技術的方法與原理，到了20世紀50年代之后，全球范圍內對3D打印專利的申請量達到了幾百。隨著科技水平的不斷發展，3D打印技術的思想以及原理不斷的被完善，同時能夠用于生產的設備不斷的出現，到了1988年美國的3D Systems公司進過相應的技術研發制造出全球首臺能夠用于商業化的3D打印設備——SLA-250，這使得3D打印技術從理論走向了現實，在第一臺3D打印機出現后，3D打印技術蓬勃發展，有更多地公司參與到了3D打印技術的研發與制造中來，在短短的幾年時間里，3D打印技術的工藝與相關產品已經有了十多種。3D打印技術進入了黃金發展階段。

2 3D打印的原理與應用領域

3D打印技術又稱為增材制造技術，其也通過使用光固化和紙層疊等方法，實現對產品的制造過程。3D打印技術首先需要借助計算機三維造型軟件，利用這些軟件將所需要的產品進行設計建模，繪制出產品的三維數據模型，然后轉換為3D打印機需要的數據，之后使用3D打印將預先設計造型好的產品打印出來。3D打印機所使用的原材料是粉末狀金屬或塑料等一些能夠粘合材料，將這些材料一層一層的堆積出來，最終達到設計者所需要的產品形狀與外型以及所具有的相應的產品功能。

當前隨著學習技術水平的不斷提升，3D打印技術也得到了快速的發展，3D打印的精度也得到了更高的提升，另外各式各樣的商用3D打印機也不斷的出現，3D打印機的價格也大幅度的下降。目前3D打印技術已經被廣泛的應用到了各行各業，其主要被應用于以下幾個領域：

（1）航空航天領域。在航空領域使用3D打印技術，能夠更加方便以及更加經濟性的打印所需要的零部件，另外也能夠很好的降低零件的質量，進而更好地降低航空器所攜帶的燃料。

（2）醫療領域。在醫療領域使用3D打印技術打印移植器官，由于每個人的器官均有不同，使用3D打印技術能夠根據患者的特點有針對性的打印器官，也不用擔心排異反應。

（3）建筑設計領域。使用3D打印技術能夠快速、便捷、經濟的打印建筑模型，同時使用3D打印技術打印的建筑模型也更加的美觀。

（4）軍事領域。目前3D打印技術因其具有較高的精度，3D打印技術已經被廣泛的應用到軍工的航空發動機以及多種武器裝備中。

3 3D打印對機械自動化的影響

隨著近些年科技水平的不斷提升，3D打印技術也得到了快速的發展，3D打印技術的類型以及3D打印機也得到了快速的發展與廣泛的應用，3D打印技術已經被廣泛的應用到了機械自動化領域，3D打印技術已經改變了傳統機械自動化行業的制造加工模式，傳統機械自動化領域中，對零部件的產品的加工制造依賴于機加工、模具制造以及焊接等方式，這些方法一般使用大批量產品的生產，同時也比較浪費原材料，進而成本較高，在機械自動化領域使用3D打印技術能夠很好的改變傳統機械制造的方法，3D打印技術是一種增材制造的技術，能夠很好的節約原材料，很好的免去了機加工過程中廢料余料的產生，進而很好的降低了材料的浪費，同時也能夠很好的提升產品的制造精度。另外3D打印技術對于單件和小批量生產能夠很好的避免使用模具生產時，摸具設計的周期長成本高等問題，3D打印技術具有更快、成本更低以及精度更高的特點。在機械自動化領域使用3D打印技術使傳統機械自動化領域產生了革命化的變革。

4 總結

隨著科技水平的提升，3D打印技術將得到更快更好的發展，將會應用于更多的領域與行業，同時隨著3D打印技術的提升，3D打印的精度更高速度更快，3D將會被更多的應用于機械自動化領域，同時也將會對機械自動化領域產生更大的影響，也將帶領機械自動化向更高的領域發展。

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作者單位

南京師范大學附屬中學 江蘇省南京市 210003