論3D打印的發(fā)展與制造領(lǐng)域可行性應(yīng)用

范振橋

摘 要：介紹關(guān)于3D打印技術(shù)在制造業(yè)的相關(guān)領(lǐng)域有關(guān)發(fā)展應(yīng)用的現(xiàn)狀，以及當前還存在的很多問題是非常有必要的，現(xiàn)如今處于智能制造的大背景下，分析未來的3D打印技術(shù)發(fā)展是重中之重，3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的制造技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相融合的探究方法是發(fā)展的大趨勢，闡述關(guān)于3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的研究方向。本篇文章將對于3D打印技術(shù)在未來的發(fā)展以及制造領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用進行探究，希望能夠?qū)χ蟮陌l(fā)展做出幫助。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);增材制造;快速成型;制造業(yè)

前言：3D打印技術(shù)體現(xiàn)出來的思想是降維制造，它表現(xiàn)在三維的電子模型轉(zhuǎn)化成了二維層片，然后進行了分層制造，通過不斷的改變形成了三維實體，3D打印技術(shù)的發(fā)展是建立在多個學(xué)科的領(lǐng)域，技術(shù)支撐的主要包含的技術(shù)有信息技術(shù)、材料科學(xué)以及精密機械。信息技術(shù)這方面必須采用先進的設(shè)計軟件和數(shù)字化工具，材料的使用上需要用液化、絲化或者粉末化的形式，機械設(shè)備在使用的過程當中必須是具備高精密，高穩(wěn)定性的。3D打印技術(shù)是完美的實現(xiàn)了從虛擬數(shù)字化實體模型到產(chǎn)品的直接轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)流程非常簡化，在研發(fā)過程當中的時期也是比較短的，成本也降低了很多，實現(xiàn)了很多復(fù)雜零件的直接生產(chǎn)，這對于面向未來的推動作用有極大的幫助，在實際的生產(chǎn)過程中，是可以實現(xiàn)生產(chǎn)中零浪費的，留在制造模具使用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝過程當中，在接到訂單之后，制造商需要對這個接單中的內(nèi)容進行審核，通過之后會根據(jù)計劃進度表進行確定，最后反饋給客戶進行定稿，認定之后才能夠進行后續(xù)的生產(chǎn)，進而準備加工流程。當采用了這項傳統(tǒng)的技術(shù)進行制造時，會需要的人力物力成本非常多，并且生產(chǎn)周期偏長，這就明顯的對比出了3D打印技術(shù)的優(yōu)勢。

一、3D打印在制造領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜的模具制造，在3d打印技術(shù)的幫助下，可以采用不一樣的工藝方法進行翻制模具，并且這個優(yōu)勢在復(fù)雜的模具制造當中凸顯出來的作用是非常明顯的，這是傳統(tǒng)的制造工藝方法，不能實現(xiàn)的也是3d打印技術(shù)在模具行業(yè)中的一項突出的亮點，3D打印技術(shù)能夠使得模具局部降溫并且快速冷凍，可以將零件的排氣結(jié)構(gòu)更好的優(yōu)化，縮短成型的周期，同時將傳統(tǒng)的技術(shù)進行了革命性的變更。

3D打印技術(shù)還可以應(yīng)用于非充氣輪胎制造，3D打印在非充氣輪胎中，成功的應(yīng)用可以引起整個輪胎成型加工工藝技術(shù)的全面改革，除此之外，當前已經(jīng)實現(xiàn)了很多高科技的技術(shù)，使得輪胎的制造行業(yè)能夠順利的發(fā)展，帶來巨大的改變。在建筑業(yè)的制造過程當中，也能夠應(yīng)用到3D打印技術(shù)，可以利用它將混凝土這一全新的施工方式技術(shù)顛覆傳統(tǒng)的模式，未來也能夠通過3D打印造出普通百姓能夠住得起的房子，除此之外，還可以應(yīng)用到軍事裝備制造，比如說中國使用這項技術(shù)和高強度鈦合金粉末相結(jié)合，完成了飛機起落架的制造以及改進，然而美國已經(jīng)將這項技術(shù)送入到了國際空間站。

二、3D打印在實際應(yīng)用過程當中存在的問題

2.1 3D打印在模具生產(chǎn)應(yīng)用中的問題

由于3D打印技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地減少在模具生產(chǎn)當中的相關(guān)工藝流程，可以從計算機圖形數(shù)據(jù)中直接觀察到零件的形狀，能夠大大的縮短研發(fā)的周期，但是在效率精度穩(wěn)定性等方面，這個技術(shù)還需要和傳統(tǒng)的技術(shù)做出更好的對比，除此之外，對于模具制造行業(yè)來說，耗材的價格也是必須考察的。主要表現(xiàn)在模具的零件尺寸受限，模具制品的力學(xué)性能很難保證，當前所能達到的尺寸，精度和表面粗糙度還不能夠滿足于生產(chǎn)的需求，這也是限制3D打印技術(shù)在這方面發(fā)展過程中的一個關(guān)鍵問題。

2.2 3D打印在機械制造過程中的問題

對于現(xiàn)如今3D打印技術(shù)的發(fā)展來說，還是比較單一，效率也并不高的。它主要的能源是依賴激光，然而這項技術(shù)并不成熟，長期使用下來的費用比較高，技術(shù)也相當復(fù)雜，除此之外，在制造的過程當中打印的精度和效率會受到弓箭的相關(guān)影響，使得造成了打印效率和精度互相沖突，而且當前的3D打印技術(shù)并沒有辦法和傳統(tǒng)的技術(shù)一樣去生產(chǎn)大量的零件。

2.3 3D打印在材料應(yīng)用中的弊端

當前主要應(yīng)用的材料是金屬粉末，這個材料是主要依靠的是進口，并且在工業(yè)的使用過程當中，價格非常昂貴，耗材同樣昂貴，當前消費類的3D打印材料種類比較少，并且有關(guān)的材料還存在著有害氣體散發(fā)的風(fēng)險，并沒有辦法滿足于當前工業(yè)的發(fā)展需求，然而，一次性的設(shè)備投入，對于昂貴的耗材購買，這將限制了3D打印技術(shù)的應(yīng)用，除此之外，3D打印技術(shù)在打印零件的時候并沒有辦法實現(xiàn)和零件使用的材料是一樣這個要求，這也會提升成本。

2.4 3D打印自動化控制系統(tǒng)有待完善

信息技術(shù)物化形態(tài)的計算機是3D打印技術(shù)發(fā)展的重要支撐，當前的自動化控制系統(tǒng)還并不成熟，主要表現(xiàn)在計算機中的三維模型勾線并不完美，所以在之后的發(fā)展過程當中，需要將這部分進行很好的完善，才能夠使得3D打印技術(shù)不斷的發(fā)展。

三、3D打印技術(shù)在未來的發(fā)展方向

3.1快速修復(fù)

在3D打印技術(shù)應(yīng)用的過程當中，他可以將貴重的部件修復(fù)，還可以延長關(guān)鍵零件的使用壽命，降低設(shè)備的維修成本等，對于很多比較短缺的大型固定設(shè)備來說，可以實現(xiàn)現(xiàn)場維修。

3.2快速制造

3D打印應(yīng)用可以解決客戶對于備件的依賴性，減少客戶的庫存量，傳統(tǒng)制造業(yè)中的產(chǎn)品發(fā)貨需要配備一定數(shù)量的庫存，但是隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，很多人對于備件的數(shù)量要求在不斷的提高，這也會增大成本，這就需要3D打印技術(shù)在制造業(yè)方面可以向直接打印方向去發(fā)展。

3.3協(xié)同設(shè)計與私人定制

3D打印技術(shù)需要在不斷的發(fā)展過程中進行創(chuàng)新，它可以在一定的程度上解決傳統(tǒng)技術(shù)不能解決的問題，它能夠滿足消費者的需求，在隨著互聯(lián)網(wǎng)以及有關(guān)技術(shù)的發(fā)展過程當中，將來會能夠以全新的生產(chǎn)模式和和商業(yè)模式融入到3D打印技術(shù)當中。

3.4與傳統(tǒng)模式相結(jié)合

3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)的方式進行結(jié)合，這是因為3D打印技術(shù)在制造過程當中并不能進行批量的生產(chǎn)，制造行業(yè)可以首先應(yīng)用3D打印技術(shù)進行樣品的生產(chǎn)，如果可以確定這項產(chǎn)品能夠批量生產(chǎn)的時候，就利用傳統(tǒng)的方式進行生產(chǎn)，通過這樣的結(jié)合工作效率，才能夠提高，實現(xiàn)復(fù)雜金屬零件的高精度制造。

3.5逆向制造

逆向工程技術(shù)可以快速制造，并且能夠批量的生產(chǎn)，這項技術(shù)主要采用了3D掃描和3D打印技術(shù)融合的方式，將本來已經(jīng)擁有的食物模型通過掃描之后，經(jīng)過獲取信息，開展后續(xù)的分析和制造，進而生產(chǎn)出產(chǎn)品，對于產(chǎn)品的升級放大以及技術(shù)引進都具有非常重要的意義，相關(guān)領(lǐng)域在應(yīng)用過程中已經(jīng)具備了成熟性的應(yīng)用。

總結(jié)：3D打印技術(shù)在發(fā)展的過程中受到人的青睞，他利用了精準的數(shù)字技術(shù)，通過多種的創(chuàng)新設(shè)計，解放了思維，也能豐富生活在未來的技術(shù)領(lǐng)域當中，將能夠以更加經(jīng)濟實用以及適應(yīng)的模式融入到社會當中，在發(fā)展過程當中，他的制約因素主要是由于形狀與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和批量的大小，然而這是和3D打印技術(shù)的材料效率，精度的提升有緊密關(guān)系的，在之后的技術(shù)發(fā)展過程當中，應(yīng)當將這方面作為目標進行改正，不斷地發(fā)展成有利于科技發(fā)展的應(yīng)用，未來也能夠在相關(guān)的領(lǐng)域朝著個性化，創(chuàng)新化和網(wǎng)絡(luò)化的模式發(fā)展，進而提高生產(chǎn)過程的效率。并且他是對于創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)有實際的意義，在未來研發(fā)新產(chǎn)品的時候，可以通過這項技術(shù)制造產(chǎn)品，然后利用傳統(tǒng)的技術(shù)進行批量生產(chǎn)，通過3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的共同作用，能夠有助于加快產(chǎn)品的上市時間，提高經(jīng)濟效率，這樣在之后的制造業(yè)發(fā)展過程當中也能夠理性和科學(xué)的面對與發(fā)展，制定符合行業(yè)發(fā)展的道路，為我國綠色制造打造戰(zhàn)略目標。

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（河南工學(xué)院 ? 河南 ?新鄉(xiāng) ?453003）