機械制造領(lǐng)域中3D打印技術(shù)的應(yīng)用探析

林曉榕

（福建工業(yè)學(xué)校，福州 350002）

近年來，3D打印技術(shù)日益受到企業(yè)的認同與關(guān)注。該技術(shù)有助于減少資金投入，提升打印操作效率，其能夠靈活運用于機械制造的各個流程中。具體來講，3D打印技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于熔融固化、三維成形以及其他相關(guān)領(lǐng)域，其需要將信息化手段作為輔助。因此，機械制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)意識到3D打印技術(shù)服務(wù)于當(dāng)前機械制造以及機械生產(chǎn)的價值，進而全面探求適用于自身的3D打印技術(shù)。

1 3D打印技術(shù)的基本特征及其原理

從基本特征來講，3D打印指的是借助三維仿真的手段來劃分特定的產(chǎn)品模型平面，通過運用信息化打印方式來完成全過程的圖像打印。由此可見，3D打印技術(shù)側(cè)重于增材制造，其中涉及構(gòu)建縱向與橫向的雙重坐標(biāo)，在妥善劃分各個打印平面的基礎(chǔ)上實現(xiàn)全方位的仿真處理。針對機械制造的整個流程而言，運用3D技術(shù)通常能夠生成相應(yīng)的模型實體，此項技術(shù)包含三維成形以及其他打印技術(shù)操作。為此，3D打印技術(shù)有助于提升打印操作的精準(zhǔn)性，上述技術(shù)措施在當(dāng)前的機械制造中應(yīng)當(dāng)逐步予以推廣。

早在20世紀(jì)末，具備3D特征的打印設(shè)備就已經(jīng)誕生。截至目前，很多行業(yè)都著手引進上述打印技術(shù)，進而全面助推了商業(yè)化以及機械化的各個行業(yè)轉(zhuǎn)型。從國內(nèi)機械制造的視角來看，1994年出現(xiàn)了首臺3D打印設(shè)備，此類設(shè)備是由塑料粉狀物與聚丙烯塑料共同制作而成。近些年來，醫(yī)療器械領(lǐng)域、航天制造業(yè)與汽車生產(chǎn)行業(yè)都廣泛運用上述的信息化打印手段。

2 3D打印運用于機械制造的獨特優(yōu)勢

2.1 顯著加快了研發(fā)機械產(chǎn)品的速度

從機械制造本身的視角來看，技術(shù)人員如果要研發(fā)多種多樣的新型機械產(chǎn)品，通常都要依賴新型的信息化手段。在傳統(tǒng)模式下，如果要研發(fā)某些新型的機械產(chǎn)品，則必須配備與之相應(yīng)的多種輔助設(shè)施，同時還會耗費較長的研發(fā)時間。而3D打印技術(shù)能夠從源頭入手來加快研發(fā)各類新產(chǎn)品，顯著縮短整體研發(fā)周期。3D打印技術(shù)具備諸多優(yōu)勢，因此近些年正受到更多企業(yè)的關(guān)注。

2.2 全面保障機械加工的優(yōu)質(zhì)性

機械制造領(lǐng)域的根本宗旨就在于保障優(yōu)質(zhì)性的機械產(chǎn)品加工，從而為相關(guān)行業(yè)提供質(zhì)量更優(yōu)并且穩(wěn)定性更強的機械產(chǎn)品。3D打印技術(shù)有助于縮短產(chǎn)品研發(fā)時間，同時能夠保障機械流程的精確度。在后期的產(chǎn)品成型中，如果能夠使用3D打印方式，就可以避免頻繁的產(chǎn)品加工修改。因此，運用3D打印手段來加工各類機械產(chǎn)品，能夠杜絕某些細微的產(chǎn)品加工誤差，企業(yè)也能夠獲得更優(yōu)的市場信譽度。

2.3 優(yōu)化經(jīng)濟效益

相比而言，3D打印技術(shù)可以協(xié)助機械制造企業(yè)減低自身投入的各項資源，其中包含人力資源、資金成本以及其他相關(guān)資源。與此同時，3D打印方式體現(xiàn)出更高層次的集成度與穩(wěn)定性，可以顯著簡化加工零部件與設(shè)計機械產(chǎn)品的流程，企業(yè)也將會擁有更好的經(jīng)濟效益。目前，很多機械制造企業(yè)利用該技術(shù)來提升自身的行業(yè)競爭力，減少了機械成本，簡化了加工流程，進而獲得更高的市場利潤。

3 具體的技術(shù)運用

從增材制造的角度講，機械制造涉及的3D打印技術(shù)體現(xiàn)出全方位的機械制造優(yōu)勢，其中關(guān)鍵在于保障精準(zhǔn)度、簡化機械制造流程并且全面提升實效性。當(dāng)前，運用3D技術(shù)來完成打印處理，主要涉及劃分產(chǎn)品模型的平面，依照縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所處的位置來實現(xiàn)全過程的精確打印處理。在生成模型時，3D技術(shù)能夠全面融合分層加工與疊加成型的手段，具體包含以下要點。

3.1 熔融固化操作

對于當(dāng)前的3D打印技術(shù)來講，關(guān)鍵是要落實熔融固化的操作技術(shù)。在計算機的全程輔助下，技術(shù)人員首先需要擬定相應(yīng)的控制流程，確保三維實體模型本身符合上述程序控制。實現(xiàn)上述處理后，再選擇合適的打印路線并且實現(xiàn)全方位的自動打印操作。由于受到自動化控制的影響，3D打印機能夠連接于供絲裝置，可以在噴頭前側(cè)的部位放置必要的原材料。原材料的絲狀物應(yīng)當(dāng)予以溶解處理，將其送入噴頭裝置并且進行快速噴射，然后迅速凝固于工作臺。

熔融固化操作必須將冷卻裝置作為輔助設(shè)備，通過冷卻來制作薄層的三維實體截面，以便持續(xù)進行噴射。在調(diào)控工作臺現(xiàn)有的平面高度時，技術(shù)人員能夠憑借信息化手段對其予以實時調(diào)整，確保其符合當(dāng)前的打印操作步驟。

3.2 三維成形操作

3D打印機能夠?qū)崿F(xiàn)全過程的三維成形操作，顯著優(yōu)化了整個技術(shù)操作流程。在打印操作中，首先需要準(zhǔn)備好存放桶，然后在其中放置特定比例的粉末材料。其間運用存放桶運輸，確保在加工臺的相應(yīng)位置安放粉末材料。在此前提下，借助滾筒碾壓就能夠制成薄層狀的粉末物質(zhì)，通過噴灑黏合劑來促進粉末盡快凝固并且啟動打印機。與此同時，打印機本身設(shè)有自動運行流程，這有助于降低現(xiàn)有的打印距離，符合循環(huán)式的打印操作要求。

3.3 其他的運用要點

如果機械制造能夠靈活運用3D打印技術(shù)，那么人們就能將虛擬的零部件模型轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的機械部件實體，從而顯著降低機械加工成本。在加工各類機械原材料時，打印機具有自動調(diào)整工作臺的功能，可以運用疊加的手段來妥善處理各種機械材料。通過全面運用信息化手段，技術(shù)人員能夠全面監(jiān)控整個機械操作流程，從而獲得最優(yōu)的打印操作效果。

4 結(jié)語

3D打印技術(shù)有助于優(yōu)化機械制造的整個流程，顯著加快了各類機械產(chǎn)品的研發(fā)速度。與傳統(tǒng)模式相比，3D技術(shù)能夠縮減機械制造耗費的勞動力成本，同時機械產(chǎn)品具有更優(yōu)的精度。目前，已有很多企業(yè)全面引進3D打印技術(shù)，也獲得了更優(yōu)的機械制造成效。因此，在未來的實踐中，企業(yè)需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，因地制宜，全面、靈活地運用3D技術(shù)，從而不斷提升機械制造的整體實效性。