3D打印技術(shù)在機(jī)械自動化領(lǐng)域的應(yīng)用

王智昊

進(jìn)入21世紀(jì)后隨著科技水平的不斷發(fā)展，3D建模軟件和3D打印技術(shù)得到了快速發(fā)展，同時由于3D打印使用方面，精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛的使用到多種領(lǐng)域，更是對機(jī)械自動化領(lǐng)域帶來革命性的變革。

【關(guān)鍵詞】3D打印 機(jī)械自動化 應(yīng)用

隨著科技水平的發(fā)展，各類機(jī)械類的產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，給人們的生活帶來了極大的便利，同時隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們機(jī)械產(chǎn)品的精度要求越來越高，同時也希望使用更低廉的價格得到優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。在這樣的情況下，極大的促進(jìn)了3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。3D打印技術(shù)又稱增材打印，它改變了傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品機(jī)加工中切削等減材的模式，3D打印這種增材的技術(shù)在一定程度上相比傳統(tǒng)機(jī)加工減材的模式大大的解約了原材料，在一定程度上也降低了產(chǎn)品的成本。另外3D打印技術(shù)能夠更好地應(yīng)用了單件以及小批量產(chǎn)品的加工制作中，單件或者小批量機(jī)械產(chǎn)品使用傳統(tǒng)機(jī)加工或者摸具制造的過程，往往需要較高的成本以及較長的制作周期，同時使用傳統(tǒng)方法制造單件或者小批量的制造方法，往往需要對機(jī)加工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)試才能保障產(chǎn)品的精度與質(zhì)量，這在一定程度上嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的制造速度，同時也相應(yīng)的提升了產(chǎn)品的制造成本以及影響著產(chǎn)品的制造精度，使用3D打印技術(shù)能夠很好的改變這一現(xiàn)狀，使單品或者小品量產(chǎn)品的加工更加便捷，更好地降低加工制造成本以及更好地提高產(chǎn)品的制造和精度等，使單件或者小批量機(jī)械產(chǎn)品的制造加工進(jìn)入了新的模式。

1 3D打印技術(shù)的起源與發(fā)展

現(xiàn)代3D打印技術(shù)原理的指導(dǎo)性思想起源于科技水平發(fā)達(dá)的美國，在19世紀(jì)80年代的美國科學(xué)家 J.E. Blanther就在其申請的專利中提出了使用分層制造的方法來構(gòu)建當(dāng)時的地形圖；在20世紀(jì)初美國科學(xué)家Carlo Baese的在其申請的專利中對制造塑料產(chǎn)品的方法進(jìn)行了相應(yīng)的改造，建議使用光敏聚合物進(jìn)行制造塑料制品；這些原理的不斷提出以及被應(yīng)用是3D打印技術(shù)出現(xiàn)于發(fā)展的基礎(chǔ)，再經(jīng)過科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有更多地科學(xué)家提出了3D打印技術(shù)的方法與原理，到了20世紀(jì)50年代之后，全球范圍內(nèi)對3D打印專利的申請量達(dá)到了幾百。隨著科技水平的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)的思想以及原理不斷的被完善，同時能夠用于生產(chǎn)的設(shè)備不斷的出現(xiàn)，到了1988年美國的3D Systems公司進(jìn)過相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)制造出全球首臺能夠用于商業(yè)化的3D打印設(shè)備——SLA-250，這使得3D打印技術(shù)從理論走向了現(xiàn)實，在第一臺3D打印機(jī)出現(xiàn)后，3D打印技術(shù)蓬勃發(fā)展，有更多地公司參與到了3D打印技術(shù)的研發(fā)與制造中來，在短短的幾年時間里，3D打印技術(shù)的工藝與相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)有了十多種。3D打印技術(shù)進(jìn)入了黃金發(fā)展階段。

2 3D打印的原理與應(yīng)用領(lǐng)域

3D打印技術(shù)又稱為增材制造技術(shù)，其也通過使用光固化和紙層疊等方法，實現(xiàn)對產(chǎn)品的制造過程。3D打印技術(shù)首先需要借助計算機(jī)三維造型軟件，利用這些軟件將所需要的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計建模，繪制出產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)模型，然后轉(zhuǎn)換為3D打印機(jī)需要的數(shù)據(jù)，之后使用3D打印將預(yù)先設(shè)計造型好的產(chǎn)品打印出來。3D打印機(jī)所使用的原材料是粉末狀金屬或塑料等一些能夠粘合材料，將這些材料一層一層的堆積出來，最終達(dá)到設(shè)計者所需要的產(chǎn)品形狀與外型以及所具有的相應(yīng)的產(chǎn)品功能。

當(dāng)前隨著學(xué)習(xí)技術(shù)水平的不斷提升，3D打印技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，3D打印的精度也得到了更高的提升，另外各式各樣的商用3D打印機(jī)也不斷的出現(xiàn)，3D打印機(jī)的價格也大幅度的下降。目前3D打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了各行各業(yè)，其主要被應(yīng)用于以下幾個領(lǐng)域：

（1）航空航天領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域使用3D打印技術(shù)，能夠更加方便以及更加經(jīng)濟(jì)性的打印所需要的零部件，另外也能夠很好的降低零件的質(zhì)量，進(jìn)而更好地降低航空器所攜帶的燃料。

（2）醫(yī)療領(lǐng)域。在醫(yī)療領(lǐng)域使用3D打印技術(shù)打印移植器官，由于每個人的器官均有不同，使用3D打印技術(shù)能夠根據(jù)患者的特點(diǎn)有針對性的打印器官，也不用擔(dān)心排異反應(yīng)。

（3）建筑設(shè)計領(lǐng)域。使用3D打印技術(shù)能夠快速、便捷、經(jīng)濟(jì)的打印建筑模型，同時使用3D打印技術(shù)打印的建筑模型也更加的美觀。

（4）軍事領(lǐng)域。目前3D打印技術(shù)因其具有較高的精度，3D打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到軍工的航空發(fā)動機(jī)以及多種武器裝備中。

3 3D打印對機(jī)械自動化的影響

隨著近些年科技水平的不斷提升，3D打印技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，3D打印技術(shù)的類型以及3D打印機(jī)也得到了快速的發(fā)展與廣泛的應(yīng)用，3D打印技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了機(jī)械自動化領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已經(jīng)改變了傳統(tǒng)機(jī)械自動化行業(yè)的制造加工模式，傳統(tǒng)機(jī)械自動化領(lǐng)域中，對零部件的產(chǎn)品的加工制造依賴于機(jī)加工、模具制造以及焊接等方式，這些方法一般使用大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時也比較浪費(fèi)原材料，進(jìn)而成本較高，在機(jī)械自動化領(lǐng)域使用3D打印技術(shù)能夠很好的改變傳統(tǒng)機(jī)械制造的方法，3D打印技術(shù)是一種增材制造的技術(shù)，能夠很好的節(jié)約原材料，很好的免去了機(jī)加工過程中廢料余料的產(chǎn)生，進(jìn)而很好的降低了材料的浪費(fèi)，同時也能夠很好的提升產(chǎn)品的制造精度。另外3D打印技術(shù)對于單件和小批量生產(chǎn)能夠很好的避免使用模具生產(chǎn)時，摸具設(shè)計的周期長成本高等問題，3D打印技術(shù)具有更快、成本更低以及精度更高的特點(diǎn)。在機(jī)械自動化領(lǐng)域使用3D打印技術(shù)使傳統(tǒng)機(jī)械自動化領(lǐng)域產(chǎn)生了革命化的變革。

4 總結(jié)

隨著科技水平的提升，3D打印技術(shù)將得到更快更好的發(fā)展，將會應(yīng)用于更多的領(lǐng)域與行業(yè)，同時隨著3D打印技術(shù)的提升，3D打印的精度更高速度更快，3D將會被更多的應(yīng)用于機(jī)械自動化領(lǐng)域，同時也將會對機(jī)械自動化領(lǐng)域產(chǎn)生更大的影響，也將帶領(lǐng)機(jī)械自動化向更高的領(lǐng)域發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

南京師范大學(xué)附屬中學(xué) 江蘇省南京市 210003