3D打印技術(shù)過(guò)程控制問(wèn)題研究

楊宇歌 李思萱 南京師范大學(xué)南瑞電氣與自動(dòng)化學(xué)院

前言

3D打印技術(shù)屬于一種快速成形的技術(shù)，3D技術(shù)是用一種現(xiàn)代化數(shù)字模型為基礎(chǔ)，行使合金或材料，采用逐步積累的方法構(gòu)造的技術(shù)。常在機(jī)械加工、材料設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于生產(chǎn)制造，現(xiàn)正用于許多產(chǎn)品的直接制造與加工。尤其是重要領(lǐng)域應(yīng)用（比如汽車零件和一些較復(fù)雜的零部件）現(xiàn)在已經(jīng)有使用這種3D打印技術(shù)打印而成的各種零部件，表現(xiàn)“3D打印”技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 3D打印技術(shù)的定義

3D打印技術(shù)通常是采用現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種打印機(jī)的制造速度和銷量在近幾年以來(lái)3D打印技術(shù)就已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，同時(shí)它的價(jià)值也正在呈上升趨勢(shì)。

3D打印技術(shù)玩具，機(jī)械加工，建筑材料，輪船，汽車制造，軍事，家具，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育，導(dǎo)航系統(tǒng)，水利工程，導(dǎo)彈以及其他領(lǐng)域都有所涉及。

3D打印技術(shù)經(jīng)過(guò)議定終端控制把“打印材料”慢慢積聚起來(lái)，最終把電腦的設(shè)計(jì)形成什物。這一技術(shù)如今在很多地方得到廣泛應(yīng)用，人們用它來(lái)制造皮鞋、輪船模型、火車、蛋糕甜品等

2 3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3D打印技術(shù)的用途在于它不需要在廠房使用，打印機(jī)可以打印出很小東西，并且，人們可以將其放在房間一角、酒店甚至公寓里；而電動(dòng)車車架、輪船方向盤(pán)甚至火車零件等大的物品，則需要更大的打印機(jī)和更大的地方存放。

3D打印技術(shù)最特別的優(yōu)點(diǎn)是不需工廠生產(chǎn)或其他途徑，就能從電腦制作的圖像中孕育發(fā)生一切形狀的物品，進(jìn)而很大地減少了產(chǎn)品的制造時(shí)間，節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間和降低生產(chǎn)費(fèi)用。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，3D打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢(shì)：經(jīng)過(guò)議定放棄制造線進(jìn)而降低了生產(chǎn)資金；很大程度減少了資源的浪費(fèi)；而且，它還可以生產(chǎn)出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法生產(chǎn)出的輪廓，讓人們可以更好地設(shè)計(jì)出火車車廂或?qū)椡鈿ぃ涣硗?，在具有良好設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)過(guò)程的情況下，3D打印技術(shù)玩具，機(jī)械加工，建筑材料，輪船，汽車的制造，國(guó)家防護(hù)，家具，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育，導(dǎo)航系統(tǒng)，水利工程，導(dǎo)彈以及其他領(lǐng)域都有所涉及。三維打印技術(shù)還可以縮短生產(chǎn)制造的過(guò)程，快速有效又節(jié)約成本地生產(chǎn)出單個(gè)零件。

3D打印技術(shù)還有其他重要的優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)的金屬和機(jī)械零件為了生產(chǎn)而設(shè)計(jì)，這就代表著它們會(huì)非常不劃算，并且有大量并且沒(méi)有必要的剩余廢料。但3D打印技術(shù)并非如此的。在3D打印技術(shù)中，加工材料只為制造所必要的產(chǎn)品”，運(yùn)用3D打印技術(shù)，他的隊(duì)伍制造出的部件加倍精密而且低廉。當(dāng)材料沒(méi)有了生產(chǎn)控制后，就能以最優(yōu)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，因此，3D打印和機(jī)器生產(chǎn)出來(lái)的零件相比，打印出來(lái)的產(chǎn)品的重量要輕65%，并且非常經(jīng)濟(jì)劃算。

3 3D打印技術(shù)的發(fā)展

人們已經(jīng)使用該技術(shù)打印出了玩具、飛機(jī)機(jī)翼、牙齒、定制皮鞋、汽車零件、建筑材料以及為個(gè)人定制的音響、鋼琴等，有些人甚至使用該技術(shù)制造出了機(jī)械設(shè)備。比如，英國(guó)某大學(xué)的博士后查得．哈利特就打印出了一個(gè)類似于之前人們使用的一些物品。在進(jìn)行了多次嘗試之后，他最終用打印機(jī)打印出了一些機(jī)械零件，將其應(yīng)用于工廠，結(jié)果工廠效率提高了。

3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也在隨著科技的進(jìn)步而不斷發(fā)展。德國(guó)科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出了能打印牙齒和身體其他器官的三維“生物打印機(jī)”。人們還運(yùn)用三維打印機(jī)來(lái)制造歷史遺址并修復(fù)遺址，制造由橡膠和金屬制成的三維物體并打印出了食品。

3D打印技術(shù)排除了器械加工、機(jī)械加工和人工生產(chǎn)，而且竄改技術(shù)內(nèi)容的效率極高。在美國(guó)，相仿的技術(shù)被哈登．默利史特設(shè)計(jì)集團(tuán)用來(lái)幫忙制造新型城鎮(zhèn)“環(huán)保汽車”，這款汽車已于2011年6月面世。

隸屬于美洲宇航科研集團(tuán)的一個(gè)科研小組正開(kāi)始利用此技術(shù)打印出的整個(gè)航天器材。截止2012年1月研究者已使用該技術(shù)制造出了航空起落架的支架和其他宇航器零件，其打印出的物品同一只雞蛋的大小一樣。

人們僵持感到3D打印技術(shù)減少了對(duì)工場(chǎng)工作的需求，降低了制造費(fèi)用、對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家是優(yōu)勢(shì)，從而增加發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)能力。但是，也有人對(duì)此透露表現(xiàn)懷疑，他們稱，生產(chǎn)者也有能力運(yùn)用該技術(shù)，而且，即便三維打印技術(shù)讓生產(chǎn)重回發(fā)達(dá)國(guó)家，它也無(wú)法讓更多的人工作，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的制造過(guò)程相比，它是一項(xiàng)需要很少工人的技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述的論述，我們更加全面地意識(shí)到了3D打印技術(shù)的重要性，3D打印技術(shù)玩具，機(jī)械加工，建筑材料，輪船，汽車制造，軍事，家具，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，教育，導(dǎo)航系統(tǒng)，水利工程，導(dǎo)彈以及其他領(lǐng)域都有所涉及。跟著3D打印技術(shù)的快速崛起，3D打印技術(shù)面臨著重大的發(fā)展機(jī)會(huì)，為此人們要不斷提高3D打印技術(shù)，加強(qiáng)3D打印技術(shù)的研發(fā)，定期對(duì)3D打印技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，采取有效的防范措施，使計(jì)3D打印技術(shù)更好的為人們所利用。