探析機(jī)械制造領(lǐng)域中3D打印技術(shù)的應(yīng)用

【摘?要】隨著科學(xué)技術(shù)不新發(fā)展，越來越多的新型技術(shù)出現(xiàn)在現(xiàn)代社會(huì)，為各行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展注入了新的力量。3D打印技術(shù)具有成影途度快。材料利用率高的優(yōu)努，己經(jīng)在機(jī)械制進(jìn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)同，使得生產(chǎn)同期大大縮短，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。本文基于3D打印技術(shù)的價(jià)值與作用，詳細(xì)分析了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展歷程與工作原理，并論述了在機(jī)械制造領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，希望能以此促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)向看更好地方向定展。

【關(guān)鍵詞】3D打印技術(shù);機(jī)械制造領(lǐng)城;工作原理;具體應(yīng)用

近年來，機(jī)械制造行業(yè)的競爭形勢越來越激烈，各企業(yè)要想在激烈的市場競爭中占據(jù)有利地位需要使用3D打印技術(shù)，為自身的良好發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在這方面的研究起步較晚，還存在較多問題急需解決，應(yīng)積極探索實(shí)踐，盡快克服現(xiàn)有技術(shù)的弊端與不足，最大程度地挖掘3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，使其而機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有效助力。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(yùn)用于機(jī)械制造的各個(gè)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(jī)械制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)意識(shí)到3D打印技術(shù)服務(wù)于當(dāng)前機(jī)械制造以及機(jī)械生產(chǎn)的價(jià)值，進(jìn)而全面探求適用于自身的3D打印技術(shù)。

1 3D打印技術(shù)概述

1.1 3D打印技術(shù)的發(fā)展歷程

當(dāng)今世界經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，已經(jīng)由電氣時(shí)代進(jìn)入數(shù)字化信息時(shí)代，出現(xiàn)了大量的現(xiàn)代化信息技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等）與新型材料，在此基礎(chǔ)上3D打印技術(shù)快速興起，在機(jī)械制造、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域都有著廣闊的發(fā)展前景。上世紀(jì)八十年代初期，世界上第一臺(tái)3D打印機(jī)問世，隨著時(shí)間推移，該項(xiàng)技術(shù)逐步發(fā)展完善，九十年代開始投入商業(yè)使用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我國第一臺(tái)3D打印機(jī)出現(xiàn)時(shí)間較晚，直到1994年才成功研制出第一臺(tái)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3D打印設(shè)備。該設(shè)備使用了聚丙烯塑料和塑料粉末狀物，具有體積小、材質(zhì)輕的特點(diǎn)，應(yīng)用效果良好。

1.2 3D打印技術(shù)的工作原理

3D打印技術(shù)的作用逐漸凸顯，促進(jìn)了建筑行業(yè)的健康發(fā)展。該項(xiàng)技術(shù)的工作原理主要包括兩個(gè)方面。1）三維成形原理。根據(jù)生產(chǎn)需求將適量材料粉末放入存放桶中，通過相應(yīng)設(shè)備將其輸送至加工臺(tái)，使用滾筒進(jìn)行碾壓，目的是促使材料鋪平鋪勻，方便后續(xù)操作。隨后在固定位置噴射粘合劑，快速凝固后再根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行重復(fù)操作，直至打印完成;2）熔融固化技術(shù)。這一原理在3D打印機(jī)中有重要應(yīng)用，為了保證打印效果，工作人員應(yīng)嚴(yán)格遵循如下流程。首先，工作人員應(yīng)上傳三維實(shí)體模型的所有數(shù)據(jù)，設(shè)置相關(guān)程序，從而自動(dòng)設(shè)計(jì)打印路線;其次，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下，在需要打印的平面上進(jìn)行剖面噴射操作，等待凝固;最后，利用冷卻裝置對(duì)溶解后的材料進(jìn)行冷卻，形成三維實(shí)體剖面薄片。最后，調(diào)整操作臺(tái)高度，完善打印細(xì)節(jié)。

2 3D打印運(yùn)用于機(jī)械制造的獨(dú)特優(yōu)勢

2.1顯著加快了研發(fā)機(jī)械產(chǎn)品的速度

從機(jī)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(jī)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(jī)械產(chǎn)品，則必須配備與之相應(yīng)的多種輔助設(shè)施，同時(shí)還會(huì)耗費(fèi)較長的研發(fā)時(shí)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(jī)械加工的優(yōu)質(zhì)性

機(jī)械制造領(lǐng)域的根本宗旨就在于保障優(yōu)質(zhì)性的機(jī)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(qiáng)的機(jī)械產(chǎn)品。3D打印技術(shù)有助于縮短產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間，同時(shí)能夠保障機(jī)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(yùn)用3D打印手段來加工各類機(jī)械產(chǎn)品，能夠杜絕某些細(xì)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(yù)度。

2.3優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益

相比而言，3D打印技術(shù)可以協(xié)助機(jī)械制造企業(yè)減低自身投入的各項(xiàng)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(shí)，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(jì)機(jī)械產(chǎn)品的流程，企業(yè)也將會(huì)擁有更好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，很多機(jī)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(jī)械成本，簡化了加工流程，進(jìn)而獲得更高的市場利潤。

3 3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1加快產(chǎn)品開發(fā)速度

生產(chǎn)過程是影響機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展速率的關(guān)鍵因素，利用3D打印技術(shù)加快產(chǎn)品開發(fā)速度可為行業(yè)發(fā)展提供助力，具有重要意義。傳統(tǒng)的產(chǎn)品加工過程使用的機(jī)械設(shè)備科技含量較低，產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率難以滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求，而生產(chǎn)成本高，很大程度上降低了企業(yè)的經(jīng)營效益。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)有效解決了這一問題，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，能夠滿足市場的實(shí)際需求。3D打印技術(shù)優(yōu)勢良多，尤其是在零部件制造中，可在現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下將最基礎(chǔ)的原材料制作成實(shí)物，簡化了生產(chǎn)流程，大大提高了產(chǎn)品開發(fā)速度。另外，經(jīng)由該項(xiàng)技術(shù)制造出來的產(chǎn)品不需經(jīng)過檢驗(yàn)修改便可投入使用，縮短了生產(chǎn)周期，解放了勞動(dòng)力，提高了產(chǎn)品開發(fā)的機(jī)械化與現(xiàn)代化水平，進(jìn)而為機(jī)械制造行業(yè)的未來發(fā)展注入了源源不斷的動(dòng)力。

3.2轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

以往的機(jī)械制造工作存在設(shè)計(jì)理念落后的弊端，無法滿足人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、外觀等方面的高要求，一定程度上限制了企業(yè)的發(fā)展步伐，需使用3D打印技術(shù)轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)理念，全面提升加工產(chǎn)品的穩(wěn)定性與集成度，幫助企業(yè)用最小成本創(chuàng)造更大的效益。舉例來說，航空類零部件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求較高，生產(chǎn)規(guī)模較小，如果使用傳統(tǒng)加工方式，不僅難度大，經(jīng)濟(jì)效益也難以保障。3D打印技術(shù)只需幾臺(tái)設(shè)備與幾個(gè)零部件便能完成所有加工任務(wù)，零部件的質(zhì)量與穩(wěn)定性較之傳統(tǒng)方法也有大幅度提升，能夠?yàn)槲覈娇帐聵I(yè)的良好發(fā)展打好基礎(chǔ)，同時(shí)推動(dòng)了機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展。

4結(jié)束語

綜上所述，3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位，需要予以重視，加大研究力度，實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)，從而將其與實(shí)際社會(huì)生產(chǎn)工作相結(jié)合，全面提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率。3D打印技術(shù)能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)產(chǎn)品精度、強(qiáng)度、剛度及美觀度等多方面的高要求，還能轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，因此，研究該項(xiàng)技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值與參考價(jià)值，有利于促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)的健康發(fā)展。

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作者簡介：

張世博，男，遼寧省葫蘆島市，本科，就讀于遼東學(xué)院化工與機(jī)械學(xué)院B1708機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，學(xué)號(hào)：0616150338，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

（作者單位：遼東學(xué)院化工與機(jī)械學(xué)院）