3D 打印技術在機械自動化領域的應用

文/黃鳴遠

現如今，科技帶來了越來越多的新興技術，3D 打印技術從1990年開始運用，根據這一技術制造的機械產品方便了人們的生活，但是更快的社會發展使得人們對機械設備也提出了更高的要求，因此3D 打印技術的生產水平隨之也提升不少，有更廣闊的發展空間。3D打印技術也可以稱為增材打印技術，和原始機械產品的加工方式不同的是，這一技術一方面使原材料用量更節??；另一方面使材料成本更低，使用原始技術加工器械時，即便是加工產品的數量很少，也需要花費更多的時間以及成本。相比較可發現3D 技術的快捷便利性，因此可以說3D 打印技術讓機械自動化發展邁進了新時期。

1 3D打印技術的含義

3D 打印技術在數字模型文件的基礎上，將粉末的金屬或塑料材質逐層進行打印最終形成物體，它可通過電腦數據控制3D 打印機把一切形狀打印出來，從而節省商品的制造成本，3D 打印技術最早出現于十九世紀末期，它將光固化、紙疊層技術結合在一起，可在短時間內成型，和普通打印機的運行原理類似，打印原料的不同造成了差異性，普通的打印機的打印原料是紙和石墨，而3D 打印機則采用粉末狀金屬、陶瓷、砂石為主原料，在內測配置液體或粉末等材料，通過控制電腦把打印的材料一層一層進行疊加，最后將計算中的圖像生產為實物。根據它的原理特性，它在很多地方都有運用，譬如模型開發等，使用傳統的方式制造模型首先要設計圖紙，然后將材料拼湊在一起最終制成模型，現在使用3D 打印技術就能在很短的時間內制作出更精美、精致的模型，因此，在日常生活中人們更喜歡使用3D 打印技術制作器件。

2 3D打印技術的工作原理及方式

3D 打印技術涵蓋噴墨打印、激光燒結、電子溶結等技術，它可以在較短的時間設計出單個元器件或整個產品，在實際的應用過程中，設計師先通過畫圖軟件搭建形成產品的數字模型，接著將其完好保存，用3D 打印機掃描讀取電腦中的數字模型的相關數據，然后把產品打印出來。在這一過程中，3D 打印機占據最重要的地位，它是整個過程的核心，要完成3D 打印的最后一個環節需要讓3D 打印機正常工作，根據現有技術的發展可知，它最高的圖形分辨率為600DPI，層與層之間的間隔厚度僅0.01 毫米，相較于原始的打印機它性能明顯提升了不少，而且還能使用有色顏料實現彩色打印。

3D 打印技術與傳統的機械產品加工方式有所不同，傳統方法需要將原材料切削在重新拼裝，在這兩部分的操作上會耗費大量的時間以及原材料，生產的產品類型較少。但3D 打印技術與此相反，一些形狀特別的產品也極易進行批量生產，而且在眾多的領域都能被運用，譬如可以把之前的產品的生產過程適度調整轉變為歷史，對大型企業、實力強大的企業來說，使用這一技術生產商品將影響機械制造業的整體格局。3D 打印技術使第二次工業革命發生了改變，從那以后生產模式也逐漸變成大規模的流水線生產，生產的產品慢慢從標準統一過渡到個性化定制。隨著3D 打印機應用范圍的擴大，產品推廣的時間相應也會縮減，從使用者的角度看，他們僅僅只要在網上下載設計圖，在極短的時間內即可使用3D 打印機打印產品，不用搭建規模巨大的生產流水線，聘請數量眾多的工人進行生產，而且也不需要在倉庫中積壓成千上萬的元器件。它的種種好處從其他角度看可以稱之為社會規模的生產制造，通過制造資源網絡和互聯網形成效率更高的供應網以及用戶服務網，換句話說，這種方式使制造業發展更快、有利于社會的可持續發展。

3 3D打印技術對機械自動化領域的影響

隨著這幾年科技的進步、社會的變遷，各行各業都產生了巨大的變化，3D 打印技術也不例外，它在技術上有了很大的優化，3D 打印技術的種類和3D 打印機有了更大的發展空間與應用范圍，就拿其中的一個應用領域機械自動化領域來說，3D 打印技術慢慢地使傳統的機械自動化行業固有的制造加工模式，在原始機械自動化行業中，加工元器件產品主要的方法是機械加工、焊接、制造模具等，通常會在生產規模巨大的情況下加以使用，原材料相應變多、耗費的時間也會更長，將3D 打印技術應用于機械自動化領域對整個機械制造業都有極大的好處，提高生產水平，3D 打印技術屬于一種增材制造技術，它不但可以降低原材料的使用量，還能防止加工時產生過多的邊角廢料，降低材料的損耗率并提高產品的質量，使其更精致。而且它還適用于小批量的生產，將其中的模具設計、設計周期、設計成本的問題逐一解決，可以說3D 打印技術促進了傳統機械自動化領域的發展。

現在的3D 打印技術對機械自動化領域有著積極的影響力：

（1）該技術中使用快速成像原理，降低了復雜元器件的設計難度系數，提高了機械制造自動化的生產效率；

（2）伴隨科學技術的進步，其中使用的材料成本會下降，其中的一些材料還能回收二次使用，大大降低了原料的使用成本；

（3）自動化制造指日可待，人力將逐漸被取代。

總而言之，3D 打印技術對機械自動化領域的好處多多，但是也要正確看待其中存在的缺點，包括對周邊環境的污染以及材料對產品穩定性能的影響。

4 結語

綜上所述，3D 打印技術具有很多的好處，在重新構建物體的形狀上取得了一定的進步，但是動態物體暫時無法被打印出來，但是在以后的發展中將解決這一難題，隨著科技日新月異的變化，3D 打印技術也會獲得更大的發展空間，應用于更多的領域，對于機械自動化領域來說，將產生巨大的影響力促進其更快的發展。