3D打印技术在机械制造自动化中的应用

摘要：随着科学技术水平的不断提高，机械制造领域也加快了向自动化方向发展的进程。而新型的3D打印技术是现代技术进步的一个重要成果，其在机械自动化领域的应用极大地提高了我国机械加工制造的能力。特别是随着高分子材料等科学技术的进步，3D打印技术与电气、光学等自动化技术的有机融合，不仅促进了机械制造的多元化发展，满足用户对机械设备的个性化需求，而且有效地降低了生产加工成本，提高了机械设备的生产效率。3D打印技术在机械自动化领域的应用为机械制造行业创造了一个重大的发展机遇，应继续加强对3D技術的研究和应用，从而全面推动我国机械制造行业的现代化发展。

关键词：3D打印;机械制造;自动化;应用

一、3D打印运用优势

1、智能化。未来，是智能化的时代。近些年人工智能风靡全球，并且在众多行业有着重要的应用，其表现出来的工作效率让人欣喜。在制造行业中，其也必将朝着智能化方向发展。制造行业中智能化的体现之一便是3D打印技术，其灵活性赋予制造行业以智能。目前，3D打印技术已深入制造业中，并且正在不断发展。3D打印利用软件进行三维建模，在软件建模设计中，产品的更多特征皆可表现出来，另外较复杂的产品也可以先进行模型设计，然后利用3D打印设备将其生产出来。由于产品的特征已由模型表达出来，3D打印技术将模型实体化，并保证其完整性。这是一种先进的高效的生产技术，可以实现产品定制化，展示其智能化特性。

2、定制化。科技水平的提升促使制造业进一步发展，3D打印技术实现产品定制以满足个性化需求成为可能。以前，原有的制造技术因成本限制和实际的市场环境，生产的产品只可迎合大部分需求，却无法满足个性化需求，小量需求的产品市场不大。目前，3D打印技术的出现和发展，使得产品设计可以依照个人的实际情况，根据需求来进行设计，满足个性需求。

3、生态化。在传统的机械制造业中，污染问题一直伴随其左右，这越发的不符合现在生态化建设的需求。而3D打印另一个优点是基本无污染。3D打印是借助数字化建模再将其复现为实体的设计理念，一步成型，避免繁琐加工步骤，这提高了产品设计的灵活性，并且在打印过程中其对材料的利用率非常的高，这极大的减少了浪费，提高了经济性，增加了环保性。

二、3D打印技术原理与方法

喷墨打印、激光烧结以及电子熔结都属于3D打印技术中的一种。3D打印技术可以在较短的时间内设计好单个零件与整个产品的设计。例如：作为设计者，需选用CAD软件建立好数字模型，之后保持好数字模型，利用3D打印机来读取电脑中的数字模型指令，从而达到对产品的打印。在3D打印机中，3D打印技术属于最为重要的一部分，运用3D打印机便是实施3D打印最后一道屏障。根据当前发展情况来看，最高可以达到600DPI的分辨率，层间厚度为0.01毫米的打印效果。和传统打印技术相比较，已然具有较大的提升空间，从而运用有色胶水来实施彩色打印。3D打印技术改变了以往原材料实施切割、组装的传统机械产品加工，可以节约大批量的材料、切割材料时间。在航空航天工业领域使用各式各样的金属零件都是经由固体钛加工而成，需绝大部分材料被切除，这些切除材料没有办法在产品制造中获得任何作用。某公司的研究人指出，采用3D打印技术并运用钛粉末打印出来的零件和固体钛切割相对比，从使用效果上看，没有太大的差别，但是，前者却能节约许多原材料。3D打印改变了第二次工业革命后，采取的是流水线的方式，进行了大规模生产，产品生产也慢慢从标准化和统一化发展到个性化与定制化。3d打印机的应用也会慢慢的降低推广时间。站在消费者角度来讲，需将网上的设计图都下载下来，才能在固定的时间段内通过3D打印机将产品打印出来，不需要刻意的大规模生产线，也不用太多的工人实施生产操作，更加不用在仓库中堆积零件。

三、3D打印技术在机械制造自动化中的应用

1、制造工艺中3D打印技术的应用。一是3D打印技术需要构建三维模型，然后将粉状材料粘合成模型的强度，通过软件系统的参数调整和数据处理，可以完成即时生产打印任务。完成后，可以清理并收集剩余原料为后续的生产制造做准备，极大地提高了原材料的利用率;二是三维模型构建后，通过计算机处理后再传至3D打印机中，原材料经过处理与冷却后，可重复进行打印，实现产业价值的提升。应用3D打印技术后，机械制造的效率和产值均得到提高，使机械制造不断朝向自动化和智能化方向发展。

2、应用3D打印技术进行机械加工的智能化生产。随着我国机械加工自动化水平的不断提高和信息技术等新兴技术的发展，多元化以及智能化已成为机械自动化领域发展的主要趋势，而3D打印技术在机械自动化领域的应用极大地促进了机械生产制造的智能化发展。计算机的各种软件程序是3D打印技术的主要载体，计算机通过网络技术实现数据信息的传输，能够获得全面、详细的三维打印数据。同时，该技术通过高科技的打印设备将高分子材料在先进的技术下进行定型。在机械自动化领域中应用3D打印技术，既传承了传统机械制造工艺的内涵，也是对传统工艺技术的创新，使现代化机械设备更加符合人们的实际需要。

3、环保工艺中3D打印技术的应用。3D打印技术可以有效降低废料的量和损失，使机械制造产业具有环保特点和节能降耗特征。应用3D打印技术后，原材料得到高效利用，废料经过处理均可再次投入使用，节约了生产原料，使机械制造产业具有经济化特性。同时，在国家环保战略目标中，将低耗和低污染作为工业改革的基本出发点，促使机械制造不断优化工艺、融合流程，更新技术和提高管理。应用3D打印技术，产品材料逐渐向环保方向发展。再者3D打印技术本身具有环保工艺，打印的产品具有环保特征，促便机械产业和自动化发展向环保型和高效型迈进。

四、3D打印的应用前景以及发展方向

当前在研究3D打印技术方面，研究的较为深入，这也增加了它的应用范围，与此同时，3D打印精度也在逐渐的向上提高。高效、低耗的3D打印技术慢慢应用到了各个行业，近些年，3D打印技术被运用到了一些高精度的机械零件中，主要发展前景包括如下几方面：（1）航空航天领域。航空航天领域中，大部分零件都拥有非常高的精度，对于零件也有轻便化要求。运用3D打印技术，可以很好的创新航空航天区域中的零件制造，能提升精密零件中的加工精度，使得此领域零件制造更加的平稳。（2）医疗器械领域。在一些医疗领域，一样需要精密度非常高的材料，在3D打印技术上，不但可以保证医疗器械的制造精度，还能更进一步的减小医疗耗材的制造成本，尤其在器官移植区域，运用3D技术可以有效的对其器官实施打印，杜绝器官移植后产生的排异反应。然而，3D打印技术非常适合应用到高新技术领域，能很好的降低机械类产品试验周期，有助于今后的发展，可以有效补足传统技术上存在的缺陷。

结语

站在我国制造业的层面，3D打印好比一把双刃剑，不仅带来全新的机遇，而且面临巨大挑战。3D打印可以给机械制造业带来了全新的变革，它不仅可以缩短产品生产的周期，提高效率，还可以保护环境，避免浪费。虽然，目前3D打印技术还存在一些不足，限制了其应用，但我坚信，3D打印必将在未来给机械生产制造带来全新面貌。

参考文献

[1]王智昊.3D打印技术在机械自动化领域的应用[J].电子技术与软件工程，2018（1）：105.

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