3D打印技術在機械制造領域中的應用分析

羅海濤

摘要：隨著科技技術的不斷發展，機械制造行業也進行了符合社會發展需求的技術更新。其中，3D打印技術作為時下各項高新技術的集成者，為當前機械制造行業帶來了更精準的工藝，與更高效的生產執行。本文首先簡單敘述了3D打印技術原理、其次分析了3D打印技術對機械設計制造業的影響，最后列舉了3D打印技術在機械設計制造領域中的有效應用，從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：3D打印技術;機械制造;應用

引言：

3D打印技術融合了光學、電氣、液壓及計算機技術的應用，是當前投入各項制造領域的素材快速成型技術。因當前機械制造生產有著量大及高效生產的需求，3D打印技術的應用投入可通過其較高的材料利用率，大幅度縮短各部件生產周期。因此，本文對3D打印技術在機械制造領域中的應用進行分析，具有重要的意義。

一、3D打印技術原理

首先，是三維成型的3D打印原理，此類原理是將存有粉末狀的原料存放桶傳送打印，并在加工平臺上進行滾筒碾壓，將原料碾壓至薄層，并根據需要打印的成品形狀進行固定形狀的噴涂，分裝原材料和粘合劑可在噴涂期間形成快速融合，每“打印”好一層，升降工作臺會自動往下移位。期間噴涂設備和升降工作臺會通過適當的旋轉和移動進行目標塑形，經過循環往復的噴涂工作后，會在一段時間后形成最終成品。工序完成后，機器會自動去除多余未固化原料粉末。

其次，是熔融固化的3D打印原理，是當前3D打印技術應用最為廣泛的操作。此類原理為優先在電腦程序中設置出打印路線，并在供絲裝置運動路徑中加工平面噴出的每層剖面，此時絲狀原材料在工作臺中堆積，進而通過冷卻后匯聚成很薄的三維剖面薄片，在后續的往復工作中，此類絲狀原料依舊會根據需求層層噴涂疊加，進而在成果速成后停止相關工作[1]。

二、3D打印技術對機械設計制造業的影響

3D打印技術可有效推動機械設計技術的創新發展。在過往的機械設計中，部分存在設計理念中的產品因資金配比及合理化原因，無法實現設計部件的單個生產，進而應用組裝不同設計的樣品，而多數應用計算機技術進行模型展示。虛擬模型往往不能全面、具象地展示此類部件在其中的應用，現今3D打印技術可實現各種小型部件的及時打印，在設計創新方面提供了更多的可行性。設計人員可在實物打印出來后，通過對其觀察和應用，進行與之相關的更多功能及靈感要素的發掘，進而不斷完善當前設計，得出更加高質的產品設計成果。

3D打印技術可緩解當前機械制造產業資源過耗的問題。部分產品存在因需求不同，而存在多規格，及多種原料應用的情況。但傳統的機械生產因流水線工作特性，往往僅能實現大批量生產。如遭遇單規格貨物需求量較少情況，其必然會導致貨物堆積，進而引發資源過耗的情況。現今3D打印技術可根據客戶需求進行較短周期的定量生產，其產量控制具有較高的自由度，且效率較高，能有效緩解上述資源過耗問題[2]。

三、3D打印技術在機械設計制造領域中的應用

改變傳統設計理念

在傳統的機械部件的生產工作中，往往需牽涉到多項人力、物力，其機械部件設計的精密性，各項資源的完備性及工作人員安排調度的合理性均要考慮。且為迎合發展，企業對設計工作的質量和效率要求較高，參照其中一系列的安排，企業勢必無法長期支持此種模式的機械設計工作。3D打印技術的出現，實現了少量部件設計的有效制作，其工作僅需單人即可完成。其工作可由設計師親自經手，避免了多個部門參與匯報所帶來的時間消耗，和可能存在的信息傳遞差異。3D打印技術極大地便捷了設計流程中部件實體化的生產工作，且實體的應用范圍可通過原材料的選擇進行多種方向的拓展，由此可有效開拓設計師的創新思想，進而同時保證了機械設計工作的高質和高效。

提升產品開發速度

在當前機械制造行業中，產品開發對企業的長期發展有著至關重要的作用。在開發中勢必涉及到多種結構及原材料的應用，此類產品通過了“設計大關”，但仍要到相關部門進行市場檢驗。傳統開發工作往往需要通過多個部門的審批才能進行單個產品的整體樣品生產，現通過3D打印技術，可在人力、物力低耗的狀態下進行單個樣品的生產，生產過程中需注意樣品應與成品生產要求一致。如此類樣品送達后未通過安全檢測，可直接根據市場要求轉變設計思路和原材料應用。企業亦可利用此優勢，將多個開發成果送抵機構，進行高效的產品開發檢測。由此可見，3D打印技術的應用亦提升了機械產品的開發速率[3]。

四、機械制造產業中3D打印技術的未來發展趨勢

生態化

3D打印技術合理減少了部分機械制造中的材料消耗，并在其中逐漸嘗試融入多項環保材料的應用，此類舉措能有效幫助企業實現生態化環保生產。如在生產應用期間發現高質量環保材料，可在行業大范圍推廣，進而為國家環境保護建設作出相應的貢獻。

定制化

隨著我國經濟飛速發展，人們生活水平的提高，更多機械產品將朝著迎合單個用戶需求的發展方向進發。此類定制化的發展需依靠3D打印技術實現，不僅能在多次打印中具象實現用戶設計思路，更可高效低耗地完成相關工作，提升用戶體驗。

智能化

3D打印技術在機械制造產業中積累了大量的應用經驗，未來亦可能實現較為智能化的機械生產，從“打印技術”逐漸演變為“生產技術”，通過優先實行打印，隨后進行簡單的部件拼裝，進而實現相對連貫的產品“塑成”。同時，通過網絡技術，可收集各方資料對此類應用進行不斷完善，最終實現3D打印技術的機械生產智能化。

結論：總的來說，為滿足機械制造行業對少量小部件生產的實現，企業應積極應用3D打印技術改變傳統設計理念，提升產品開發速度，進而實現該技術在零件制造中的價值。同時，我國企業應適當借鑒外國3D打印技術的使用經驗，并對此類技術的發展趨勢進行掌握，進而保證當前生產應用技術與世界頂尖技術的水平同步。

參考文獻：

[1]黃啟新.3D打印技術在機械制造領域中的應用簡析[J].幸福生活指南， 2018， 000（020）：1-1.

[2]杜胤民.3D打印技術在機械制造領域中的作用[J].兒童大世界（下半月）， 2019， 000（003）：86.

[3]姜利華.3D打印技術在機械制造自動化中的應用[J].現代信息科技， 2019， 003（019）：P.175-176.

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