“3D打印技術(shù)”的優(yōu)點(diǎn)與局限探討

基金項(xiàng)目：2019年度北海職業(yè)學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（第二批）（2019YJY54）。

摘要：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)的技術(shù)飛躍。在此類技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展中，人們逐漸總結(jié)出其在當(dāng)前各行業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)與局限。隨著3D打印技術(shù)能推動(dòng)第三次工業(yè)革命的論點(diǎn)推出，相關(guān)研究人員及技術(shù)應(yīng)用行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其現(xiàn)狀及發(fā)展的關(guān)注。本文首先簡(jiǎn)單敘述了3D打印技術(shù)的概念，其次針對(duì)3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與局限展開(kāi)討論，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：

3D打印技術(shù);優(yōu)點(diǎn);局限

中圖分類號(hào)：

TP334.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

A

文章編號(hào)：

1672-9129（2020）15-0143-01

引言：3D打印技術(shù)不僅擁有高精度材料制造優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用成本亦相對(duì)低廉，受到各行各業(yè)的廣泛好評(píng)。當(dāng)代科學(xué)家提出數(shù)字化及智能化為第三次工業(yè)革命的核心發(fā)展趨勢(shì)，并表示3D打印技術(shù)的高效發(fā)展或會(huì)引導(dǎo)此次革命的推進(jìn)。在此種境況下，人們不應(yīng)僅注重3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，亦應(yīng)注重其長(zhǎng)期應(yīng)用中展現(xiàn)的局限性。因此，本文對(duì)3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與局限進(jìn)行探討，具有重要的意義。

13D打印技術(shù)概述

3D打印技術(shù)最早起源于美國(guó)軍方的“快速成型”技術(shù)，在近兩年其發(fā)展相對(duì)較快，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)廣泛的商用。3D打印屬于添加劑制造術(shù)的一種，通過(guò)參照打印機(jī)的技術(shù)原理，采用分層疊加的加工方法，實(shí)現(xiàn)3D實(shí)體的生成。此類技術(shù)聯(lián)合計(jì)算機(jī)藍(lán)圖應(yīng)用，能大大提升各類配件的生產(chǎn)效率，且操作便捷，硬件設(shè)施啟用量小，適用于多種中小企業(yè)的產(chǎn)品制造。當(dāng)前此類技術(shù)不僅在商品生產(chǎn)應(yīng)用方面發(fā)展成熟，在航天及醫(yī)療方面亦有一定程度的滲透[1]。

23D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與局限

2.13D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。3D打印技術(shù)的使用優(yōu)點(diǎn)眾多，其亦是此類技術(shù)廣泛應(yīng)用的原因。首先，3D打印技術(shù)能顯著提升產(chǎn)品生產(chǎn)率。啟用此類技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)及相關(guān)制圖均可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件功能涵蓋全面，能協(xié)助設(shè)計(jì)人員高效得出設(shè)計(jì)方案。事物的生產(chǎn)亦通過(guò)電子設(shè)計(jì)圖的傳送即刻展開(kāi)，相關(guān)設(shè)備掃描識(shí)別設(shè)計(jì)藍(lán)圖后，應(yīng)用金屬粉或各種記憶材料進(jìn)行層層疊加，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)物呈現(xiàn)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用觀察，3D打印技術(shù)能在生產(chǎn)效率上超出傳統(tǒng)生產(chǎn)3倍。此類技術(shù)摒棄了模具的應(yīng)用，可根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容靈活實(shí)現(xiàn)各種規(guī)格的產(chǎn)品生產(chǎn)。不僅有效降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，亦提升了生產(chǎn)材料的利用率。

其次，是量身定制。3D打印技術(shù)在拓展設(shè)計(jì)與便捷實(shí)驗(yàn)等方面表現(xiàn)卓越。通過(guò)此類技術(shù)高效便捷的生產(chǎn)操作，能加強(qiáng)各行業(yè)個(gè)性化產(chǎn)品定制服務(wù)的推行。如當(dāng)前部分品牌鍵盤廣受大眾喜愛(ài)，但其顏色及款式相對(duì)單一。產(chǎn)品生產(chǎn)者可通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)各類鍵帽的定制生產(chǎn)。顏色變換屬于相對(duì)基礎(chǔ)的定制，利用技術(shù)的分層疊加，亦可在原鍵帽材質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加涂處理，實(shí)現(xiàn)不同觸感。此類技術(shù)能實(shí)現(xiàn)少量高定制化的產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)，充分迎合顧客思路及市場(chǎng)發(fā)展需求。不僅能為生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)更多的利益，還能在多種發(fā)展需求的探索下總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷優(yōu)化當(dāng)前產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

最后，是降低生產(chǎn)成本。3D打印技術(shù)的生產(chǎn)流程降低了人工依賴性，舍棄模型生產(chǎn)，沒(méi)有邊角廢料。同時(shí)通過(guò)信息技術(shù)的高效傳遞性，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的異地化，部分工廠亦可由此節(jié)省產(chǎn)品運(yùn)輸開(kāi)支。同時(shí)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段存在多種原料應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)，3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)少量產(chǎn)品及部件的生產(chǎn)，節(jié)省開(kāi)發(fā)階段實(shí)驗(yàn)的成本應(yīng)用，在縮短開(kāi)發(fā)周期上，同樣迎合了成本降低這一技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)[2]。

2.23D打印技術(shù)的局限。3D打印技術(shù)同樣存在應(yīng)用局限。首先，是使用材料單一。此類問(wèn)題同樣是整體技術(shù)的發(fā)展瓶頸。當(dāng)前3D打印技術(shù)多數(shù)應(yīng)用與模型制作，在民用方面其實(shí)用性的展現(xiàn)亦應(yīng)材料構(gòu)成而受限。3D打印的材料開(kāi)發(fā)應(yīng)順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展需求，但需求量較高的金屬3D打印素材的開(kāi)發(fā)技術(shù)尚未完全突破，無(wú)法實(shí)現(xiàn)切實(shí)的生產(chǎn)應(yīng)用。據(jù)當(dāng)前發(fā)展進(jìn)度來(lái)看，實(shí)現(xiàn)3D打印材料的豐富性，仍需十年乃至以上的時(shí)間予以實(shí)現(xiàn)。

其次，是啟用成本較高。3D打印技術(shù)雖然在后期應(yīng)用的過(guò)程中利用自身高效便捷的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)為企業(yè)節(jié)約了諸多成本，但為迎合自身生產(chǎn)需求，進(jìn)行全套生產(chǎn)設(shè)備及相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)的成本則相對(duì)較高。在啟用過(guò)后，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)對(duì)其后續(xù)發(fā)展加以關(guān)注，并在其中不斷投入維護(hù)發(fā)展資金，此種情勢(shì)下，多數(shù)中小企業(yè)對(duì)其啟用的優(yōu)勢(shì)逐漸削弱，或存在“仍需填坑”的投資趨勢(shì)[3]。

最后，是規(guī)?；a(chǎn)短板。3D打印技術(shù)的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)往往由小型及創(chuàng)新型部件生產(chǎn)體現(xiàn)。如展開(kāi)大規(guī)模生產(chǎn)，首當(dāng)其沖的局限，便是其受限于設(shè)備原材料承裝容量。在長(zhǎng)期的應(yīng)用中人們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前3D打印技術(shù)僅支持相對(duì)簡(jiǎn)單構(gòu)造的產(chǎn)品生產(chǎn)，在大型器械及其商品的生產(chǎn)過(guò)程中如啟用3D打印技術(shù)，在實(shí)行多種部件的生產(chǎn)時(shí)需要進(jìn)行多次原料更換及人工部件拼裝。傳統(tǒng)廠商在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)及組裝工序均呈高度自動(dòng)化，其成熟應(yīng)用的生產(chǎn)體系往往分工明確，流程清晰，同時(shí)支持大量生產(chǎn)。與之相比，3D打印技術(shù)的生產(chǎn)短板一目了然。

結(jié)論：總的來(lái)說(shuō)，盡管當(dāng)前我國(guó)多數(shù)行業(yè)應(yīng)用了3D打印技術(shù)，但其仍需持續(xù)發(fā)展，不斷完善。人們應(yīng)在第三次工業(yè)革命相關(guān)推論的影響下，積極探尋此類技術(shù)的應(yīng)用潛力，開(kāi)拓思路，勇于創(chuàng)新，在科研與實(shí)際應(yīng)用中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，有效改善其打印材料、精度、速度及打印成品實(shí)際應(yīng)用的諸多問(wèn)題。在航天及醫(yī)療行業(yè)的3D技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)人員亦高效應(yīng)用其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，探尋各類功能部件的材質(zhì)優(yōu)化，促進(jìn)此類部件應(yīng)用工作的水平提升，進(jìn)而有效推進(jìn)相關(guān)行業(yè)的切實(shí)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]周菊林，彭才望，石毅新.3D打印技術(shù)在大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2020（13）：19-21.

[2]房鑫卿.3D打印技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用前景[J].輕工科技，2019，35（05）：77-78.

[3]劉玥.3D打印技術(shù)應(yīng)用前景展望[J].信息與電腦（理論版），2018（07）：20-21.

作者簡(jiǎn)介：劉璟（1989年——），男，廣西北海人，學(xué)士，助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。