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

文/黃鳴遠(yuǎn)

現(xiàn)如今，科技帶來(lái)了越來(lái)越多的新興技術(shù)，3D 打印技術(shù)從1990年開(kāi)始運(yùn)用，根據(jù)這一技術(shù)制造的機(jī)械產(chǎn)品方便了人們的生活，但是更快的社會(huì)發(fā)展使得人們對(duì)機(jī)械設(shè)備也提出了更高的要求，因此3D 打印技術(shù)的生產(chǎn)水平隨之也提升不少，有更廣闊的發(fā)展空間。3D打印技術(shù)也可以稱(chēng)為增材打印技術(shù)，和原始機(jī)械產(chǎn)品的加工方式不同的是，這一技術(shù)一方面使原材料用量更節(jié)??；另一方面使材料成本更低，使用原始技術(shù)加工器械時(shí)，即便是加工產(chǎn)品的數(shù)量很少，也需要花費(fèi)更多的時(shí)間以及成本。相比較可發(fā)現(xiàn)3D 技術(shù)的快捷便利性，因此可以說(shuō)3D 打印技術(shù)讓機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展邁進(jìn)了新時(shí)期。

1 3D打印技術(shù)的含義

3D 打印技術(shù)在數(shù)字模型文件的基礎(chǔ)上，將粉末的金屬或塑料材質(zhì)逐層進(jìn)行打印最終形成物體，它可通過(guò)電腦數(shù)據(jù)控制3D 打印機(jī)把一切形狀打印出來(lái)，從而節(jié)省商品的制造成本，3D 打印技術(shù)最早出現(xiàn)于十九世紀(jì)末期，它將光固化、紙疊層技術(shù)結(jié)合在一起，可在短時(shí)間內(nèi)成型，和普通打印機(jī)的運(yùn)行原理類(lèi)似，打印原料的不同造成了差異性，普通的打印機(jī)的打印原料是紙和石墨，而3D 打印機(jī)則采用粉末狀金屬、陶瓷、砂石為主原料，在內(nèi)測(cè)配置液體或粉末等材料，通過(guò)控制電腦把打印的材料一層一層進(jìn)行疊加，最后將計(jì)算中的圖像生產(chǎn)為實(shí)物。根據(jù)它的原理特性，它在很多地方都有運(yùn)用，譬如模型開(kāi)發(fā)等，使用傳統(tǒng)的方式制造模型首先要設(shè)計(jì)圖紙，然后將材料拼湊在一起最終制成模型，現(xiàn)在使用3D 打印技術(shù)就能在很短的時(shí)間內(nèi)制作出更精美、精致的模型，因此，在日常生活中人們更喜歡使用3D 打印技術(shù)制作器件。

2 3D打印技術(shù)的工作原理及方式

3D 打印技術(shù)涵蓋噴墨打印、激光燒結(jié)、電子溶結(jié)等技術(shù)，它可以在較短的時(shí)間設(shè)計(jì)出單個(gè)元器件或整個(gè)產(chǎn)品，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)師先通過(guò)畫(huà)圖軟件搭建形成產(chǎn)品的數(shù)字模型，接著將其完好保存，用3D 打印機(jī)掃描讀取電腦中的數(shù)字模型的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后把產(chǎn)品打印出來(lái)。在這一過(guò)程中，3D 打印機(jī)占據(jù)最重要的地位，它是整個(gè)過(guò)程的核心，要完成3D 打印的最后一個(gè)環(huán)節(jié)需要讓3D 打印機(jī)正常工作，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展可知，它最高的圖形分辨率為600DPI，層與層之間的間隔厚度僅0.01 毫米，相較于原始的打印機(jī)它性能明顯提升了不少，而且還能使用有色顏料實(shí)現(xiàn)彩色打印。

3D 打印技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品加工方式有所不同，傳統(tǒng)方法需要將原材料切削在重新拼裝，在這兩部分的操作上會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間以及原材料，生產(chǎn)的產(chǎn)品類(lèi)型較少。但3D 打印技術(shù)與此相反，一些形狀特別的產(chǎn)品也極易進(jìn)行批量生產(chǎn)，而且在眾多的領(lǐng)域都能被運(yùn)用，譬如可以把之前的產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程適度調(diào)整轉(zhuǎn)變?yōu)闅v史，對(duì)大型企業(yè)、實(shí)力強(qiáng)大的企業(yè)來(lái)說(shuō)，使用這一技術(shù)生產(chǎn)商品將影響機(jī)械制造業(yè)的整體格局。3D 打印技術(shù)使第二次工業(yè)革命發(fā)生了改變，從那以后生產(chǎn)模式也逐漸變成大規(guī)模的流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品慢慢從標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一過(guò)渡到個(gè)性化定制。隨著3D 打印機(jī)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，產(chǎn)品推廣的時(shí)間相應(yīng)也會(huì)縮減，從使用者的角度看，他們僅僅只要在網(wǎng)上下載設(shè)計(jì)圖，在極短的時(shí)間內(nèi)即可使用3D 打印機(jī)打印產(chǎn)品，不用搭建規(guī)模巨大的生產(chǎn)流水線，聘請(qǐng)數(shù)量眾多的工人進(jìn)行生產(chǎn)，而且也不需要在倉(cāng)庫(kù)中積壓成千上萬(wàn)的元器件。它的種種好處從其他角度看可以稱(chēng)之為社會(huì)規(guī)模的生產(chǎn)制造，通過(guò)制造資源網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)形成效率更高的供應(yīng)網(wǎng)以及用戶(hù)服務(wù)網(wǎng)，換句話(huà)說(shuō)，這種方式使制造業(yè)發(fā)展更快、有利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

3 3D打印技術(shù)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的影響

隨著這幾年科技的進(jìn)步、社會(huì)的變遷，各行各業(yè)都產(chǎn)生了巨大的變化，3D 打印技術(shù)也不例外，它在技術(shù)上有了很大的優(yōu)化，3D 打印技術(shù)的種類(lèi)和3D 打印機(jī)有了更大的發(fā)展空間與應(yīng)用范圍，就拿其中的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，3D 打印技術(shù)慢慢地使傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)固有的制造加工模式，在原始機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)中，加工元器件產(chǎn)品主要的方法是機(jī)械加工、焊接、制造模具等，通常會(huì)在生產(chǎn)規(guī)模巨大的情況下加以使用，原材料相應(yīng)變多、耗費(fèi)的時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)，將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)φ麄€(gè)機(jī)械制造業(yè)都有極大的好處，提高生產(chǎn)水平，3D 打印技術(shù)屬于一種增材制造技術(shù)，它不但可以降低原材料的使用量，還能防止加工時(shí)產(chǎn)生過(guò)多的邊角廢料，降低材料的損耗率并提高產(chǎn)品的質(zhì)量，使其更精致。而且它還適用于小批量的生產(chǎn)，將其中的模具設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)周期、設(shè)計(jì)成本的問(wèn)題逐一解決，可以說(shuō)3D 打印技術(shù)促進(jìn)了傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展。

現(xiàn)在的3D 打印技術(shù)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域有著積極的影響力：

（1）該技術(shù)中使用快速成像原理，降低了復(fù)雜元器件的設(shè)計(jì)難度系數(shù)，提高了機(jī)械制造自動(dòng)化的生產(chǎn)效率；

（2）伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其中使用的材料成本會(huì)下降，其中的一些材料還能回收二次使用，大大降低了原料的使用成本；

（3）自動(dòng)化制造指日可待，人力將逐漸被取代。

總而言之，3D 打印技術(shù)對(duì)機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域的好處多多，但是也要正確看待其中存在的缺點(diǎn)，包括對(duì)周邊環(huán)境的污染以及材料對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性能的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，3D 打印技術(shù)具有很多的好處，在重新構(gòu)建物體的形狀上取得了一定的進(jìn)步，但是動(dòng)態(tài)物體暫時(shí)無(wú)法被打印出來(lái)，但是在以后的發(fā)展中將解決這一難題，隨著科技日新月異的變化，3D 打印技術(shù)也會(huì)獲得更大的發(fā)展空間，應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，對(duì)于機(jī)械自動(dòng)化領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，將產(chǎn)生巨大的影響力促進(jìn)其更快的發(fā)展。