3D打印技術在機械制造自動化中的應用研究

李春生

摘要：在經(jīng)濟現(xiàn)代化趨向日益明顯的背景下，各行各業(yè)都面臨著深刻的變革和挑戰(zhàn)，在機械制造業(yè)中，新型制造技術的應用提高了機械制造的效率和質(zhì)量，并且給制造業(yè)的發(fā)展帶來了更大的上升空間，與此同時也帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因此，本文主要從3D打印技術出發(fā)，分析了3D打印技術在機械制造自動化中的應用。

關鍵詞：3D打印;技術應用;機械制造;自動化

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，3D打印技術逐步進入人們視野，并且3D打印技術具有明顯的優(yōu)勢，因此在與各行各業(yè)的融合與應用中都呈現(xiàn)出向好的趨勢。在機械制造業(yè)中應用3D打印技術可以有效提高生產(chǎn)的效率，同時實現(xiàn)本土化生產(chǎn)，并且降低生產(chǎn)成本，此外，3D打印技術可以提高原材料的利用率，從而滿足客戶的個性化需求，并且具備多樣化、靈活化的特點，但是從3D打印技術的應用現(xiàn)狀來看，該技術雖然已經(jīng)在個別機械制造企業(yè)內(nèi)部進行了應用試點，但是離著全行業(yè)普及依舊有很長的路要走，因此，本文從3D打印技術的原理、應用現(xiàn)狀、優(yōu)勢等方面進行了分析，并且提出了相應的應用策略。

一、現(xiàn)代化3D打印技術的原理分析與應用概述

3D打印技術的全稱為增材制造技術，按照事先設計好的程序及相關步驟通過光固化的方式實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，在3D打印技術的應用過程中，首先需要借助計算機技術設計好所打印的產(chǎn)品的模型，并且對三維模型進行修改和挑戰(zhàn)，繪制出相應的三維數(shù)據(jù)模型，而后通過數(shù)據(jù)格式將三維模型傳遞至3D打印機，打印機按照相應的模型對產(chǎn)品進行打印操作。

隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，3D打印技術在制造業(yè)中的應用范圍也越來越廣泛，并且由于3D打印技術生產(chǎn)的產(chǎn)品具有較高的可塑性，同時產(chǎn)品具有多樣性以及高精度的特點，因此，3D打印技術得到了制造業(yè)的青睞，而隨著科技的進步，3D打印機的造價也在下降，因此，通過3D打印技術進行生產(chǎn)成為了制造業(yè)的發(fā)展主流趨勢之一，從3D打印技術的應用范圍來看，該技術主要應用于航空航天領域、建筑領域、醫(yī)療領域以及軍事領域，而在機械制造行業(yè)中，3D打印技術并未得到廣泛的應用。

二、關于3D打印技術的優(yōu)勢分析

隨著科技的發(fā)展與社會的進步，不論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是日常生活中，人類活動的智能化程度和自動化程度越來越高，因此，制造業(yè)作為工業(yè)的重要支柱，其發(fā)展方向也應當是以智能化方向和自動化方向為主，在當前的機械制造業(yè)中，3D打印技術的應用有效提高了行業(yè)的智能化程度，由于3D打印技術可以通過計算機進行三維建模，因此，不必生產(chǎn)所有樣品用來測試，只需要在確定模型符合需求的情況下通過3D打印技術生產(chǎn)相應的樣品即可，如果樣品在測試過程中出現(xiàn)局部問題，則只需要通過計算機對三維模型進行修改，進而再進行打印測試，因此，有效縮短了設計環(huán)節(jié)和時間，從而降低了生產(chǎn)成本的同時提高了機械制造生產(chǎn)的智能化水平。

在3D打印技術應用的過程中，產(chǎn)品的特征及其用途可以直接通過計算機中的三維模型展現(xiàn)，并且，利用3D打印技術進行生產(chǎn)可以有效確保產(chǎn)品的整體性和穩(wěn)定性。通過3D打印技術的應用與研究，可以使得產(chǎn)品更加個性化和多樣化，從而滿足客戶的個性化需求，此外，客戶可以根據(jù)自身的需求和用途定制相關產(chǎn)品，但是這一點也導致了3D打印技術難以應用于量產(chǎn)型產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，而這也是3D打印技術在機械制造行業(yè)內(nèi)的主要應用障礙之一。此外，相較于其他生產(chǎn)方式，3D打印技術可以充分利用原材料，從而提高3D打印技術的生態(tài)性，并且顧及了企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟性。

三、關于3D打印技術的應用問題與策略分析

（一）技術應用障礙分析

在當前的機械制造業(yè)中，3D打印技術具有明顯的應用優(yōu)勢，但是從應用狀況來看，并沒有得到廣泛的應用，因此，本段對此進行了簡單分析。從生產(chǎn)觀念角度來看，大多數(shù)機械制造企業(yè)的領導者及其管理者依舊對3D打印技術的應用持有觀望態(tài)度，其一，3D打印技術及其設備的引進成本過高，一旦引進而不能進行有效利用，則會對企業(yè)的經(jīng)濟效益形成嚴重損害;其二，機械制造行業(yè)的產(chǎn)品材質(zhì)多為金屬，而金屬的特點之一就是具有良好的延展性和可塑性，但是3D打印技術只具備良好的可塑性，而打印材料的延展性還有待考慮，并且3D打印技術所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量能否滿足客戶需求仍是未知的，因此，大多數(shù)機械制造企業(yè)并沒有引入3D打印技術及其生產(chǎn)設備。

除了觀念因素之外，大多數(shù)機械制造企業(yè)的規(guī)模較小，因此，缺乏足夠的資金引進3D打印技術及其生產(chǎn)設備，雖然隨著3D打印技術的發(fā)展，技術及其設備的引進成本已經(jīng)大幅度降低，但是對于資金鏈較為緊張的中小型機械制造企業(yè)而言，依舊是一筆難以承受的開支，并且3D打印技術的收益尚未明確，因此，大多數(shù)機械制造企業(yè)不敢貿(mào)然引進相關的技術及設備。

（二）技術應用對策分析

實踐是認識的基礎和來源，因此，要想打破認知觀念上的限制，首先需要對3D打印技術的產(chǎn)品質(zhì)量進行檢驗，針對不同類型、不同材質(zhì)的機械產(chǎn)品通過3D打印技術進行樣品生產(chǎn)。由于3D打印技術的引進成本與引進風險太大，因此，企業(yè)應該對自身的產(chǎn)品類型和產(chǎn)品定位具有準確的判斷，在此基礎上謹慎引進3D打印技術。此外，企業(yè)需要對自身的產(chǎn)品材質(zhì)了如指掌，并且利用3D打印技術對自身的產(chǎn)品進行試生產(chǎn)，對試生產(chǎn)的樣品進行質(zhì)量檢驗，確保3D打印技術所生產(chǎn)的產(chǎn)品安全、可靠、耐用。

企業(yè)需要通過生產(chǎn)實踐打破認知觀念的限制，此外，針對企業(yè)的資金問題，一般企業(yè)可以在部分可以應用3D打印技術的重要環(huán)節(jié)引進該技術，從而逐步完成3D打印技術的普及，針對部分規(guī)模較小、資金短缺而又的確需要3D打印技術的機械制造企業(yè)而言，可以采取企業(yè)聯(lián)合或者企業(yè)合作的方式，借助行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)的力量實現(xiàn)自身的3D打印技術的研究與應用，從而提高自身的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

四、小結(jié)

隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展進步，3D打印技術逐步深入到各行各業(yè)中，并且在制造業(yè)的發(fā)展中獲得了廣泛的應用，但是3D打印技術在帶來產(chǎn)業(yè)革命的同時也帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因此，各機械制造企業(yè)需要在順應行業(yè)主流的基礎上結(jié)合自身的實際情況，因地制宜地引入3D打印技術及其相關設備。

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