3D打印技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

羅海濤

摘要：隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造行業(yè)也進行了符合社會發(fā)展需求的技術(shù)更新。其中，3D打印技術(shù)作為時下各項高新技術(shù)的集成者，為當(dāng)前機械制造行業(yè)帶來了更精準(zhǔn)的工藝，與更高效的生產(chǎn)執(zhí)行。本文首先簡單敘述了3D打印技術(shù)原理、其次分析了3D打印技術(shù)對機械設(shè)計制造業(yè)的影響，最后列舉了3D打印技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域中的有效應(yīng)用，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);機械制造;應(yīng)用

引言：

3D打印技術(shù)融合了光學(xué)、電氣、液壓及計算機技術(shù)的應(yīng)用，是當(dāng)前投入各項制造領(lǐng)域的素材快速成型技術(shù)。因當(dāng)前機械制造生產(chǎn)有著量大及高效生產(chǎn)的需求，3D打印技術(shù)的應(yīng)用投入可通過其較高的材料利用率，大幅度縮短各部件生產(chǎn)周期。因此，本文對3D打印技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用進行分析，具有重要的意義。

一、3D打印技術(shù)原理

首先，是三維成型的3D打印原理，此類原理是將存有粉末狀的原料存放桶傳送打印，并在加工平臺上進行滾筒碾壓，將原料碾壓至薄層，并根據(jù)需要打印的成品形狀進行固定形狀的噴涂，分裝原材料和粘合劑可在噴涂期間形成快速融合，每“打印”好一層，升降工作臺會自動往下移位。期間噴涂設(shè)備和升降工作臺會通過適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)和移動進行目標(biāo)塑形，經(jīng)過循環(huán)往復(fù)的噴涂工作后，會在一段時間后形成最終成品。工序完成后，機器會自動去除多余未固化原料粉末。

其次，是熔融固化的3D打印原理，是當(dāng)前3D打印技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的操作。此類原理為優(yōu)先在電腦程序中設(shè)置出打印路線，并在供絲裝置運動路徑中加工平面噴出的每層剖面，此時絲狀原材料在工作臺中堆積，進而通過冷卻后匯聚成很薄的三維剖面薄片，在后續(xù)的往復(fù)工作中，此類絲狀原料依舊會根據(jù)需求層層噴涂疊加，進而在成果速成后停止相關(guān)工作[1]。

二、3D打印技術(shù)對機械設(shè)計制造業(yè)的影響

3D打印技術(shù)可有效推動機械設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。在過往的機械設(shè)計中，部分存在設(shè)計理念中的產(chǎn)品因資金配比及合理化原因，無法實現(xiàn)設(shè)計部件的單個生產(chǎn)，進而應(yīng)用組裝不同設(shè)計的樣品，而多數(shù)應(yīng)用計算機技術(shù)進行模型展示。虛擬模型往往不能全面、具象地展示此類部件在其中的應(yīng)用，現(xiàn)今3D打印技術(shù)可實現(xiàn)各種小型部件的及時打印，在設(shè)計創(chuàng)新方面提供了更多的可行性。設(shè)計人員可在實物打印出來后，通過對其觀察和應(yīng)用，進行與之相關(guān)的更多功能及靈感要素的發(fā)掘，進而不斷完善當(dāng)前設(shè)計，得出更加高質(zhì)的產(chǎn)品設(shè)計成果。

3D打印技術(shù)可緩解當(dāng)前機械制造產(chǎn)業(yè)資源過耗的問題。部分產(chǎn)品存在因需求不同，而存在多規(guī)格，及多種原料應(yīng)用的情況。但傳統(tǒng)的機械生產(chǎn)因流水線工作特性，往往僅能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。如遭遇單規(guī)格貨物需求量較少情況，其必然會導(dǎo)致貨物堆積，進而引發(fā)資源過耗的情況?，F(xiàn)今3D打印技術(shù)可根據(jù)客戶需求進行較短周期的定量生產(chǎn)，其產(chǎn)量控制具有較高的自由度，且效率較高，能有效緩解上述資源過耗問題[2]。

三、3D打印技術(shù)在機械設(shè)計制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

改變傳統(tǒng)設(shè)計理念

在傳統(tǒng)的機械部件的生產(chǎn)工作中，往往需牽涉到多項人力、物力，其機械部件設(shè)計的精密性，各項資源的完備性及工作人員安排調(diào)度的合理性均要考慮。且為迎合發(fā)展，企業(yè)對設(shè)計工作的質(zhì)量和效率要求較高，參照其中一系列的安排，企業(yè)勢必?zé)o法長期支持此種模式的機械設(shè)計工作。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，實現(xiàn)了少量部件設(shè)計的有效制作，其工作僅需單人即可完成。其工作可由設(shè)計師親自經(jīng)手，避免了多個部門參與匯報所帶來的時間消耗，和可能存在的信息傳遞差異。3D打印技術(shù)極大地便捷了設(shè)計流程中部件實體化的生產(chǎn)工作，且實體的應(yīng)用范圍可通過原材料的選擇進行多種方向的拓展，由此可有效開拓設(shè)計師的創(chuàng)新思想，進而同時保證了機械設(shè)計工作的高質(zhì)和高效。

提升產(chǎn)品開發(fā)速度

在當(dāng)前機械制造行業(yè)中，產(chǎn)品開發(fā)對企業(yè)的長期發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。在開發(fā)中勢必涉及到多種結(jié)構(gòu)及原材料的應(yīng)用，此類產(chǎn)品通過了“設(shè)計大關(guān)”，但仍要到相關(guān)部門進行市場檢驗。傳統(tǒng)開發(fā)工作往往需要通過多個部門的審批才能進行單個產(chǎn)品的整體樣品生產(chǎn)，現(xiàn)通過3D打印技術(shù)，可在人力、物力低耗的狀態(tài)下進行單個樣品的生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中需注意樣品應(yīng)與成品生產(chǎn)要求一致。如此類樣品送達后未通過安全檢測，可直接根據(jù)市場要求轉(zhuǎn)變設(shè)計思路和原材料應(yīng)用。企業(yè)亦可利用此優(yōu)勢，將多個開發(fā)成果送抵機構(gòu)，進行高效的產(chǎn)品開發(fā)檢測。由此可見，3D打印技術(shù)的應(yīng)用亦提升了機械產(chǎn)品的開發(fā)速率[3]。

四、機械制造產(chǎn)業(yè)中3D打印技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

生態(tài)化

3D打印技術(shù)合理減少了部分機械制造中的材料消耗，并在其中逐漸嘗試融入多項環(huán)保材料的應(yīng)用，此類舉措能有效幫助企業(yè)實現(xiàn)生態(tài)化環(huán)保生產(chǎn)。如在生產(chǎn)應(yīng)用期間發(fā)現(xiàn)高質(zhì)量環(huán)保材料，可在行業(yè)大范圍推廣，進而為國家環(huán)境保護建設(shè)作出相應(yīng)的貢獻。

定制化

隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，人們生活水平的提高，更多機械產(chǎn)品將朝著迎合單個用戶需求的發(fā)展方向進發(fā)。此類定制化的發(fā)展需依靠3D打印技術(shù)實現(xiàn)，不僅能在多次打印中具象實現(xiàn)用戶設(shè)計思路，更可高效低耗地完成相關(guān)工作，提升用戶體驗。

智能化

3D打印技術(shù)在機械制造產(chǎn)業(yè)中積累了大量的應(yīng)用經(jīng)驗，未來亦可能實現(xiàn)較為智能化的機械生產(chǎn)，從“打印技術(shù)”逐漸演變?yōu)椤吧a(chǎn)技術(shù)”，通過優(yōu)先實行打印，隨后進行簡單的部件拼裝，進而實現(xiàn)相對連貫的產(chǎn)品“塑成”。同時，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可收集各方資料對此類應(yīng)用進行不斷完善，最終實現(xiàn)3D打印技術(shù)的機械生產(chǎn)智能化。

結(jié)論：總的來說，為滿足機械制造行業(yè)對少量小部件生產(chǎn)的實現(xiàn)，企業(yè)應(yīng)積極應(yīng)用3D打印技術(shù)改變傳統(tǒng)設(shè)計理念，提升產(chǎn)品開發(fā)速度，進而實現(xiàn)該技術(shù)在零件制造中的價值。同時，我國企業(yè)應(yīng)適當(dāng)借鑒外國3D打印技術(shù)的使用經(jīng)驗，并對此類技術(shù)的發(fā)展趨勢進行掌握，進而保證當(dāng)前生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)與世界頂尖技術(shù)的水平同步。

參考文獻：

[1]黃啟新.3D打印技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用簡析[J].幸福生活指南， 2018， 000（020）：1-1.

[2]杜胤民.3D打印技術(shù)在機械制造領(lǐng)域中的作用[J].兒童大世界（下半月）， 2019， 000（003）：86.

[3]姜利華.3D打印技術(shù)在機械制造自動化中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代信息科技， 2019， 003（019）：P.175-176.

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