3D打印再制造目前存在问题与应对措施分析

杨乐乐等

摘 要：文章着手于3D打印再制造技术的含义及流程，通过对这一技术相关文献进行详细研究，针对3D打印再制造目前存在的问题，给予几点合理的应对措施，以期为国内3D打印再制造技术今后的实际应用提供正确参考。

关键词：3D打印再制造；技术问题；应对措施

引言

3D打印作为一种节能环保、高效益的绿色先进技术，在近年来已经被国内各个领域所广泛应用。但3D打印技术在我国的发展时间较短，这一技术在国内的应用仍旧处于低端化与复杂化，无法做到高效清洁的生产运作。因此，面对目前3D打印再制造中诸多存在的问题，寻找出切实有效的解决办法才是研究者与从业人员最应该关注的问题。

1 3D打印再制造的概况及操作流程

1.1 3D打印再制造的概况

3D打印技术的本质是在计算机辅助下实现三维实体的制造，其具体操作是通过对实体模型进行简单切片处理，然后将三维实体的制造转换为二维层面的堆积，在沿成形方向进行上不断叠加，从而得出三维实体。由于3D打印具有不受零件复杂程度限制的优势，同时这一技术还能有效做到节能减材、高效清洁，因此在国内受到广泛的关注与应用[1]。目前3D打印再制造技术受到了世界范围内的广泛关注，美国通过对3D打印再制造技术的研究，成功实现了飞机发动机叶片及燃气涡轮发动机零部件的再制造作业，对其工业发展起到了极大的推动作用。而我国虽然在3D打印制造技术上进行了长期的深入研究，但由于国内3D打印再制造技术在实际应用中仍旧处于初级阶段，所以在再制造领域并未取得较好的成绩，仍需要在这一领域进行长时间的研究与探索。

1.2 3D打印再制造操作流程

3D打印再制造是利用打印技术对废弃材料进行回收性制造修复，在材料原有的性能上做到提升，使制造单位的使用寿命得以延长的一种先进技术。其操作流程如下：直接在标准模型库中调取零件模型，然后对模型进行分层逐步的切片处理，最后通过打印制造将完整的三维工件制造出来。再制造修复模型是一个复杂的过程，期间需要通过反求工程获取零件基本的数字模型，还需要通过建立数字模型与标准模型进行对比，整个操作过程中对零件材料还有一定的要求，只有满足这些要求才能保证目前3D打印再制造技术的准确性与高效性[2]。

2 3D打印再制造目前存在的问题

2.1 3D打印再制造存在的技术问题

在目前国内的3D打印再制造实际应用过程中，由于3D打印技术本身还不够成熟，导致其在国内的应用中，显得过程复杂、效率低下，在实际应用中往往无法起到预期效果。再制造模型的获取过程中，对于损伤的零件进行重新构造是一种逆向推理的工程问题，在修复过程中，需要通过CAD应用建立损伤零件正确的模型结构，通过数据处理来对所建立模型进行正确改善。在目前的3D打印再制造实际应用中，需要通过至少三方的软件才能有效的获取再制造模型。同时，在数据及模型结构上的处理全部是通过人工操作来完成，曲面模型的构建也是凭借操作人员的操作经验来进行判断，直接导致3D打印再制造的整体水平大大下降。

2.2 3D打印再制造存在的设備问题

在3D打印再制造的工作过程中，其对于损伤零件进行扫描的数字模型获取反求扫描设备，因该设备结构复杂、便携性差、同时在生产过程中依赖电源，导致了这种设备在条件不满足的情况下就无法进行有效制造生产。这极大地抑制了3D打印再制造技术的发展。3D打印激光设备系统复杂、结构庞大，在实际应用过程中往往存在着诸多不便。这种设备对精密零件损坏部位进行恢复加工的过程中，无法实现损伤零件模型的快速反求和快速在制造修复，同时这种设备也不具有便携性。因此，3D打印再制造设备自身缺陷，将在很长一段时间内成为3D打印技术发展的阻碍。

3 应对措施

针对国内3D打印再制造技术发展中存在的问题，为保障3D打印再制造技术在我国更加稳定有效的发展与应用，有关工作人员需要对目前国内3D打印再制造技术中存在的问题进行深入思考，分析出行之有效的解决措施[3]。

3.1 技术上的创新

（1）针对国内损伤零件修复的特点，在目前3D打印再制造设备的基础上进行革新，开发专用的高自动化程度3D打印再制造设备，例如，开发点云数据、曲面模型构建、自动化处理模块等。国外在3D打印再制造领域的技术研发上已经取得了较好的成绩，Delcam集成系统有限公司与Geomagic软件公司已经成功设计的软件PowerShape PRO，可以使得再制造模型更快的获取软件系统集成度，极大地改善3D打印设备的工作效率。（2）针对国内3D打印再制造的现状，在技术革新的基础上，有效参照国外先进的3D打印技术，可以帮助国内3D打印再制造建立更加完善的技术创新构造。目前，美国军方所研发的一款全新形式的便携式3D打印机成为了美国军方野外训练的必备仪器之一，这种新式的3D打印设备，体积小、价格低、重量轻，真正实现了对传统3D打印再制造设备的有效革新，改变了以往这种设备难以运输携带的状况，为3D打印再制造设备开创了崭新的未来。针对这一情况，我国在3D打印设备的研究上，可以有效的参照和借鉴这一先进的技术革新理念，为我国3D打印技术的发展创造更加广阔的未来。因此，在设备技术上进行革新，成为当下解决3D打印技术中存在问题的一种行之有效的措施。

3.2 设备研发理念上的创新

以往的3D打印再制造设备仅仅局限于单一的激光打印，在设备的研发理念上显得毫无创新意识，直接导致了当下3D打印技术存在种种问题，例如价格昂贵、便携性差、成形稳定性差等。因此，在设备研发理念上的创新，正是目前行业内急需进行思考与改善的因素[4]。基于传统的激光3D打印再制造技术，在其他领域进行创新性研究。目前，我国装备研究实验室已经成功研发出了基于焊接的新型3D打印再制造修复技术，虽然这种技术在实际应用中相比激光技术，其精度较低、成形稳定性较差，但作为我国在3D打印设备研发理念上的创新，这次实验为我国今后的3D打印再制造技术提供了正确的研究方向。

3.3 设备使用材料上的创新

通过对传统3D打印再制造技术进行探究，可以发现，随着我国3D打印技术的不断发展，对3D打印材料的市场需求也在逐年不断增长，常规的3D打印材料也已经无法满足市场的需要。据报道，在2012年8月的高端论坛激光烧结装备发布会上，华曙高科与全球知名激光烧结粉末材料销售商Link公司在激光烧结材料这一项目中签订了合作协议，以期开发出高性能激光烧结粉末材料。由此可见，随着3D打印再制造技术的不断发展，在3D打印技术不断创新的今天，只有在3D打印材料上进行创新才能真正满足市场的需求，为3D打印再制造技术的发展提供充足的动力。

4 结束语

综上所述，3D打印再制造技术作为我国社会未来发展中必不可少的重要科学技术，在生活与工作中应该被广泛的推广与普及，相关从业人员与研究人员应该更加全身心的投入到3D打印技术的完善与创新中去，以期通过更加完善更加合理的3D打印再制造技术，为社会未来的发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]刘伟军.快速成型技术及应用[J].机械工业，2013，12（9）：23-24.

[2]冯涛，李志刚.3D打印技术的发展[J].激光技术的发展与应用，2012，23（7）：43-45.

[3]徐滨士，再制造工程与纳米表面工程[J].金属热处理，2012，23（7）：83-85.

[4]徐杰.发展装备再制造[J].装甲兵工程学院学报，2013，12（9）：53-54.

作者简介：杨乐乐（1986-），男，河南省三门峡市人，工作单位：河南省黄河旋风股份有限公司，职务：研究员，研究方向：机械制造。