3D打印技術(shù)在機械自動化領(lǐng)域的應用研究

吳佳奇

摘要：科學技術(shù)發(fā)展帶動機械自動化領(lǐng)域的進步，3D打印技術(shù)就是機械自動化領(lǐng)域研究出的重要成果之一，3D打印技術(shù)降低了資源消耗，具有智能、經(jīng)濟、高效等諸多優(yōu)點。本文主要分析了3D打印技術(shù)的優(yōu)點和缺點，就3D打印技術(shù)在機械自動化領(lǐng)域的應用進行討論。

關(guān)鍵詞：機械化;3D打印;科學技術(shù);高效

1.3D打印技術(shù)相關(guān)概念

（1）3D打印技術(shù)是什么

根據(jù)數(shù)字模板合理使用可粘合材料被稱為3D打印技術(shù)，由于3D打印技術(shù)優(yōu)點眾多，被廣泛運營于多個行業(yè)，如：醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、珠寶、工業(yè)設計、汽車、建筑、航空航天等。

（2）3D打印技術(shù)的特點

不同于以往零件制作需要依賴傳統(tǒng)模具，3D打印技術(shù)是直接從計算機圖形數(shù)據(jù)生成各種復雜的零件，這樣簡便的過程縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)時間，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

（3）3D打印工藝的過程

3D打印技術(shù)的過程一般分為兩步：第一步，在需要成型為實物的地方適量噴灑上3D打印特殊膠水;第二步，在整個區(qū)域均勻地撒上粉末，當粉末落到噴有膠水的地方時會被黏貼住然后迅速固化，粉末在其他沒有膠水的地方就是自然散落情況。噴灑膠水和噴灑粉末工作在不停交替中模型會逐漸被打印成實物成品，最后清理多余粉末拿出模型，整個3D打印的過程結(jié)束，未使用散落的粉末收集起來，下次可以再繼續(xù)使用，降低材料成本。

使用3D打印模型能實現(xiàn)600DPI的分辨率，每層厚度只有0.01mm，模型上的照片和文字也能打印得一清二楚，目前市面上的3D打印技術(shù)大致為以下四種：SLA光固化、FDM熔融沉積造型、SLS激光粉末燒結(jié)成型、3DP三維打印。

（4）技術(shù)限制

技術(shù)限制分為四方面：材料限制，機器限制，經(jīng)費限制和知識產(chǎn)權(quán)的顧慮。現(xiàn)在的3D打印機技術(shù)還不夠成熟，無法支持很多日常生活中所需材料的打印;3D打印機還沒有推廣到各家各戶，滿足不了所有人的需求;3D打印技術(shù)由于生產(chǎn)成本高直接影響到所需花銷的費用也很高，普及大眾是非常困難的;3D技術(shù)能夠隨意復制各類物品，存在侵害他人知識產(chǎn)權(quán)的可能。

2.3D打印在機械自動化領(lǐng)域使用的優(yōu)劣勢

2.1 3D打印在機械自動化領(lǐng)域使用的優(yōu)勢

（1）提高機械制造自動化水平

3D打印技術(shù)的進步明顯提高了機械自動化的水平，機械自動化制造改變了傳統(tǒng)的人工機械制造模式，不再需要大量的人工操作，大大降低了人工成本。

（2）減少了材料資源的浪費

3D打印技術(shù)從設計到制作過程都做到節(jié)約資源，降低對自然環(huán)境的污染，傳統(tǒng)機械制造需要大量的人工服務，在材料使用時也沒有辦法做到精準，故而造成大量浪費，自動化機械制造使用數(shù)據(jù)精確，3D打印技術(shù)日漸成熟起來，相關(guān)材料資源研制也有了發(fā)展，可以做到原材料能回收再利用，有效減少資源浪費和保護生態(tài)環(huán)境不被污染。

2.2 3D打印在機械自動化領(lǐng)域使用的劣勢

3D打印技術(shù)的優(yōu)勢是非常明顯的，但是也存在一些劣勢、缺點。3D打印技術(shù)還屬于新興發(fā)展階段，技術(shù)所需要的特殊材料還缺乏穩(wěn)定性，所以直接制成的成品品質(zhì)也不穩(wěn)定。因此對3D打印技術(shù)和相關(guān)服務技術(shù)的研究還是需要深入，展開思維，加大創(chuàng)新，使3D打印技術(shù)能發(fā)揮更大的作用。

3.3D打印在機械自動化領(lǐng)域的應用

3.1機械自動化領(lǐng)域自動化生產(chǎn)

近年來我國信息技術(shù)和高新技術(shù)飛速發(fā)展，多元化和智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代機械自動化的主流趨勢，機械自動化領(lǐng)域里的3D打印技術(shù)應用更是促進機械生產(chǎn)智能化的發(fā)展。3D打印技術(shù)的載體是計算機里的各種軟件程序，各種數(shù)據(jù)信息通過計算機傳輸，獲得全面詳細的打印數(shù)據(jù)，通過先進設備特殊材料完成打印，傳承了傳統(tǒng)機械制造技術(shù)內(nèi)涵的同時也完成了創(chuàng)新，讓3D技術(shù)更貼近人們的生活需求。

3.2對機械設備零部件的設計和加工

3D打印里有一項快速成像功能，可以用來打印制作一些比較復雜的機械零件，有效降低了設計和加工的技術(shù)難度和提高效率。

3.3機械設備零件模型制作

3D打印技術(shù)不光能制作機械里的復雜零件，還能通過詳細的數(shù)據(jù)傳輸制作零件的模型，整個制作過程非常簡便，節(jié)省了時間，促使產(chǎn)品生產(chǎn)效率和水平提高，改變了機械制造行業(yè)的布局。

3.4機械設備的定制化生產(chǎn)

科技和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，帶來一些新興物品，傳統(tǒng)的機械制造業(yè)已經(jīng)無法滿足這類要求，3D打印的超強復制制作能力，可以很快根據(jù)需要生產(chǎn)物品的特殊性開啟定制生產(chǎn)，從而滿足用戶的機械制造需求。

3.5與自動化配合

3D打印技術(shù)主要是以打印機為中心，接收互聯(lián)網(wǎng)傳送的詳細數(shù)據(jù)來進行制作。區(qū)別于傳統(tǒng)的機械技術(shù)制造，3D打印技術(shù)和機械技術(shù)相結(jié)合后對機械設備生產(chǎn)有非常重要的作用，可以在提高工作效率的同時也節(jié)省了大量人力資源。

4.3D打印技術(shù)在機械制造自動化的革新和前景

4.1基于3D打印技術(shù)的機械自動化革新

傳統(tǒng)機械制造方法流程繁瑣，為保證零件質(zhì)量要花費大量的人力和物力，技術(shù)人員需要根據(jù)零件要求設計出有效的夾具結(jié)構(gòu)，要實現(xiàn)自動化生產(chǎn)零件，就要對生產(chǎn)零件的機械進行創(chuàng)新。設計稿直接傳輸減少了在傳輸過程中設計稿數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差的情況，保證了零件的精準度，零散零件的制作也將井然有序。經(jīng)過相關(guān)研發(fā)人員的努力，3D打印技術(shù)也有多種類型，可以較好地適應不同的制造要求和標準。

4.2 3D打印技術(shù)的前景

（1）航空航天領(lǐng)域

象征著國防力量的航空航天領(lǐng)域?qū)λ璧南嚓P(guān)零件有更高的要求。航空航天業(yè)發(fā)展非常迅速，相對地，所需要的機械化制造成品也需要跟上行業(yè)發(fā)展速度，制造出最新要求的零件，因為行業(yè)的特殊性，零件在達到精準生產(chǎn)以外，還需要做到輕巧的要求，而3D打印技術(shù)能更好地解決這些問題。

（2）醫(yī)療器械領(lǐng)域

醫(yī)療器械的使用與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，伴隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，更多新進的醫(yī)療器械也走到我們面前，器械的使用直接關(guān)乎到我們的生命安全，制造要求也將更加嚴格。傳統(tǒng)機械制造技術(shù)無法適應這樣的發(fā)展要求，而3D打印技術(shù)能很好地彌補傳統(tǒng)機械制造技術(shù)的缺陷，成為了醫(yī)療器械高新技術(shù)研發(fā)的堅實基礎(chǔ)。

5.結(jié)語

根據(jù)上文敘述可知，在經(jīng)濟高速發(fā)展影響下，各行業(yè)也在快速成長和發(fā)展，而傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)已經(jīng)無法滿足大眾的需求，在這樣背景下3D打印技術(shù)發(fā)展起來。3D打印技術(shù)不同于傳統(tǒng)機械制造技術(shù)，利用新的制造材料和新的制造方式進行生產(chǎn)，與傳統(tǒng)制造業(yè)相對比更加，制造出的成品規(guī)格更加精準，還能節(jié)省人力、物力和提高工作效率，能適應幾乎所有行業(yè)的制造要求，但是3D打印技術(shù)還是存在一些問題。由于3D打印技術(shù)的打印機和打印所需材料費用都比較高，無法對一些日常用品進行打印制作，推廣困難，還沒能做到市場普及，在后續(xù)對于3D打印技術(shù)的研究發(fā)展中，可以就推廣普及方面多做考慮。

參考文獻

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（河南工學院?河南?新鄉(xiāng)?453799）