關(guān)于3d打印技術(shù)對(duì)機(jī)械制造及自動(dòng)化行業(yè)影響的探討

魯 璐

（南陽(yáng)理工學(xué)院機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院， 河南 南陽(yáng) 473004）

引言

3d打印技術(shù)是前些年開(kāi)始發(fā)展并逐漸流行起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，作為國(guó)家的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，3d打印技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，該技術(shù)對(duì)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展也具有推動(dòng)作用。

1 3d打印技術(shù)簡(jiǎn)介及其優(yōu)勢(shì)分析

相比傳統(tǒng)的2d打印技術(shù)，3d打印結(jié)合了cad技術(shù)、建模技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等，是一門(mén)典型的交叉學(xué)科類(lèi)技術(shù)。3d打印的主要技術(shù)原理是利用線上的cad建模軟件進(jìn)行模型分析，然后與數(shù)字技術(shù)材料相結(jié)合，從而打印出人們需要的產(chǎn)品。3d打印技術(shù)在許多行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，比如工業(yè)技術(shù)行業(yè)、建筑工程行業(yè)、機(jī)械制造行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)、娛樂(lè)行業(yè)等。

3d打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，3d打印技術(shù)支持私人訂制服務(wù)，滿足用戶(hù)的個(gè)性化需求。傳統(tǒng)的打印技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的印刷服務(wù)，并且價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便，但這種技術(shù)只能支持常規(guī)的打印方式，無(wú)法滿足用戶(hù)多種多樣的需求。3d打印技術(shù)在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)分析可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的私人定制，從而滿足了不同用戶(hù)的個(gè)性化需求[1]。

第二，3d打印技術(shù)方便了模型的制作。傳統(tǒng)的2d打印技術(shù)只能運(yùn)用打印機(jī)打印紙張，對(duì)其他產(chǎn)品，2d技術(shù)無(wú)能為力。3d打印技術(shù)在應(yīng)用范圍上比2d技術(shù)廣泛，除了基本的辦公產(chǎn)品之外，3d打印技術(shù)可以打印出幾乎所有工業(yè)模型。只要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并且運(yùn)用軟件進(jìn)行模型構(gòu)造，對(duì)符合型號(hào)要求的產(chǎn)品，3d打印技術(shù)都可以將其打印出來(lái)。

第三，3d打印技術(shù)支持智能化操作。3d打印技術(shù)融合了諸如數(shù)控、cad、互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等多種先進(jìn)技術(shù)，在使用過(guò)程中具有智能化的特點(diǎn)，主要通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件和系統(tǒng)完成打印，是一種典型的數(shù)字控制加工技術(shù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了智能化，工作人員只需要在計(jì)算機(jī)前操作即可完成所有打印。

第四，3d打印技術(shù)具有生態(tài)環(huán)保的特點(diǎn)。相比傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝，3d打印技術(shù)利用智能化的數(shù)字技術(shù)進(jìn)行工藝品的結(jié)構(gòu)分析，選擇最經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方式進(jìn)行制作，避免原材料的損耗和浪費(fèi)[2]。3d打印技術(shù)還可以使機(jī)械制造單位就近選擇生產(chǎn)材料，節(jié)省了運(yùn)輸方面的成本。

2 3d打印技術(shù)對(duì)機(jī)械制造以及自動(dòng)化行業(yè)的影響

3d打印技術(shù)的興起對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械制造行業(yè)以及自動(dòng)化行業(yè)有極其深遠(yuǎn)的影響。機(jī)械制造與自動(dòng)化是近些年一個(gè)非常熱門(mén)的專(zhuān)業(yè)。隨著國(guó)家大力鼓勵(lì)制造行業(yè)的發(fā)展，各種新的工藝技術(shù)層出不窮，3d打印技術(shù)就是其代表之一。3d打印技術(shù)的出現(xiàn)，為機(jī)械制造與自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。相比傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)，結(jié)合自動(dòng)化的3d打印技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)和數(shù)字技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的分析，并且在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造，最后通過(guò)加工設(shè)備進(jìn)行制作。

2.1 3d打印技術(shù)改變了機(jī)械制造企業(yè)對(duì)人才素質(zhì)的要求

長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)的勞動(dòng)力資源普遍素質(zhì)不高，并且以體力輸出為主。隨著科技的發(fā)展，加工制造行業(yè)迎來(lái)巨變，企業(yè)更加偏向聘用擁有計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、懂得對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的綜合型技術(shù)人才，對(duì)純勞動(dòng)型人力資源的需求大大減少。比如3d打印技術(shù)這種典型的綜合型技術(shù)，對(duì)操作人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)能力的要求都很高。3d打印技術(shù)主要在計(jì)算機(jī)上完成大部分設(shè)計(jì)工作，之后由機(jī)器進(jìn)行自主打印，期間，需要將用戶(hù)需要的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和計(jì)算，然后通過(guò)cad等軟件進(jìn)行模型制作[3]。

以3d打印等高新技術(shù)為代表的新加工制造技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)我國(guó)的勞動(dòng)力市場(chǎng)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖擊，它改變了以往以體力型勞動(dòng)人員需求為主的局面，轉(zhuǎn)而追求既有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)又具有現(xiàn)代設(shè)備實(shí)際操作能力的綜合型人才。

2.2 3d打印技術(shù)改變了機(jī)械制造行業(yè)的格局

3d打印技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè)的影響是巨大的。該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是直接制造，即首先根據(jù)客戶(hù)的需要在計(jì)算機(jī)上完成相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析和模型制作，然后直接由打印機(jī)進(jìn)行模型打印，不需要再由專(zhuān)業(yè)的操作工人進(jìn)行人工操作。3d打印技術(shù)一旦被普及到機(jī)械制造行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，將徹底改變整個(gè)行業(yè)的加工制造方式，以生產(chǎn)流水線為主的制造流程將被淘汰。

3d打印技術(shù)的零件生產(chǎn)具有地域分散性，可以有效避免出現(xiàn)區(qū)域企業(yè)的壟斷情況。對(duì)一些機(jī)械制造的小企業(yè)來(lái)講也可以利用3d打印技術(shù)進(jìn)行加工制造，并且針對(duì)自己企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)選擇合適的產(chǎn)品滿足客戶(hù)的需求，實(shí)現(xiàn)自身的個(gè)性化發(fā)展，從而提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3d打印技術(shù)是機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的一個(gè)重要體現(xiàn)。相比傳統(tǒng)的打印技術(shù)，3d打印主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和cad建模技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品分析，利用光固化、紙層疊等技術(shù)進(jìn)行直接成型，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)化的生產(chǎn)。隨著3d打印技術(shù)的發(fā)展，將來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造行業(yè)的自動(dòng)化操作不是沒(méi)有可能[4]。

3 3d打印技術(shù)存在弊端

3d打印技術(shù)也同時(shí)存在一些弊端，比如打印設(shè)備所需的材料具有局限性，一方面獲取較為困難，從而增加了3d打印的成本，另一方面某些材料還存在一定的危害性，其大量生產(chǎn)會(huì)對(duì)人類(lèi)的健康造成不良影響。

4 結(jié)語(yǔ)

3d打印技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用，并且大大提高了制造行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)效率。一方面，該技術(shù)改變了整個(gè)制造行業(yè)的勞動(dòng)力配置，另一方面，它對(duì)機(jī)械制造行業(yè)的格局和發(fā)展也產(chǎn)生了重要影響，隨著3d打印技術(shù)的快速發(fā)展與普及，機(jī)械制造行業(yè)與自動(dòng)化的結(jié)合必定越加緊密。