3D打印技术在机械自动化领域的应用

庄瑞莲

摘 要：当前，在机械制造自动化中出现了较多的新兴技术，这不但涵盖新的智能机电一体化技术，而且还有3D打印技术，新兴的制造方式，在机械方面具有较大的发展价值，值得一提的便是节约能耗，不仅能提高机械制造产品的精准度，还能促进机械制造自动化技术改革。文章主要分析了3D打印技术在机械自动化领域的应用，希望能为工作人员提供参考。

关键词：3D打印;机械自动化;机械自动化技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.105

0 前言

3D打印技术属于速成型的技术，与传统打印技术最大的差别是：3D层面成型技术可以将3D工业设计图纸直接变为产品，非常符合样品研发、试样制造，其中的精准度非常高，而且效率也较高，所以，机械制造自动化方面，人们还是较为注重的。同时，此项技术属于新兴级别的技术，在应用过程中，很自然的会遇到非常不容易解决的问题，为了完善此项技术，文章重点分析了3D打印技术在机械自动化领域的实践价值。

1 3D打印概述

3D打印技术称之为增量加工技术，它是经过三维CAD模型数据与数字技术材料打印机构成的，与其余学科相结合。例如：CAD模型的构建、接口软件、测量、控制等都在各个行业获得了大范围的应用。

3D打印最突出的特点便是数字制造。根据有关数据可以看出，此技术能有效促进软件的升级改造，使得软件慢慢向数字化方向发展，经过机器设施来进行相应的生产制造，方可创建不一样的组件。此外，互联网传输数字文件，能保证制造的分散性，之后降低维护制造。在制造过程中，降低物体降维，改变维度由三维转向二维结构，采用依次叠加的方式，构成三维物品。在3D打印技术的支持下，不管结构在复杂都可以实施加工制造，提升制造的柔性，最后，在制造，根据全部的组件来讲，可通过打印来达到直接制造，所以，不但优化了组装与拼接程序，最后还提升了生产率[1]。

2 3D打印技术原理与方法

喷墨打印、激光烧结以及电子熔结都属于3D打印技术中的一种。3D打印技术可以在较短的时间内设计好单个零件与整个产品的设计。例如：作为设计者，需选用CAD软件建立好数字模型，之后保持好数字模型，利用3D打印机来读取电脑中的数字模型指令，从而达到对产品的打印。在3D打印机中，3D打印技术属于最为重要的一部分，运用3D打印机便是实施3D打印最后一道屏障。根据当前发展情况来看，最高可以达到600DPI的分辨率，层间厚度为0.01毫米的打印效果。和传统打印技术相比较，已然具有较大的提升空间，从而运用有色胶水来实施彩色打印。

3D打印技术改变了以往原材料实施切割、组装的传统机械产品加工，可以节约大批量的材料、切割材料时间。在航空航天工业领域使用各式各样的金属零件都是经由固体钛加工而成，需绝大部分材料被切除，这些切除材料没有办法在产品制造中获得任何作用。某某公司的研究人指出，采用3D打印技术并运用钛粉末打印出来的零件和固体钛切割相对比，从使用效果上看，没有太大的差别，但是，前者却能节约许多原材料。3D打印改变了第二次工业革命后，采取的是流水线的方式，进行了大规模生产，产品生产也慢慢从标准化和统一化发展到个性化与定制化。3d打印机的应用也会慢慢的降低推广时间。站在消费者角度来讲，需将网上的设计图都下载下来，才能在固定的时间段内通过3D打印机将产品打印出來，不需要刻意的大规模生产线，也不用太多的工人实施生产操作，更加不用在仓库中堆积零件，从某方面讲，可称之为社会化制造。能通过制造资源网络与互联网的快速建立成为较大的供应链、市场销售以及用户服务网络，从而实现高速、长久的发展生产模式。

3 3D打印技术对机械自动化的影响

近阶段，3D打印技术对机械自动化产生了较为积极的影响作用，尤其在具备3D打印技术后，能使得机械制造变为简便、方便，可实现高效、集中化，所以，这也表明了3D打印技术拥有更为宽广的发展空间。具体如下：首先，能使得复杂的零件高效率生产。在制造3D打印技术中，可以让流程变的更加的简约化，只要输入图纸和3D打印设备便可以达到高效率的自动生产，这样才能推动较为繁琐的零件达到高效率生产，与传统机械制造模式相比较，3D打印技术可以更进一步的提升产品精准度。其次，科学技术的不断发展，相对来讲3D打印技术材料成本非常低，有部分3D打印材料可以反复回收利用，来减小机械制造的材料成本，从而减小3D打印技术运行成本。最后，将三维打印技术运用到机械制造区域，从而达到制造过程自动化的目标，节省人力资源成本。三维打印技术在机械制造自动化区域具有非常大的优点，然而，缺点也非常明显。首先，在运用3D打印技术时，非常容易导致印刷过程污染环境，最为主要的一点便是幽默污染问题。其次，运用和3D打印技术相匹配的材料实施打印，这是由于材料具有一定的约束性，会导致产品平稳性得不到应有的保障措施，同时，基于3D打印技术不断的改变、创新，以上问题都会获得合理化的解决。

4 在3D打印技术基础上，分析机械制造自动化革新

4.1 创新机械设计理念

制造机械时，传统意义上实施机械制造，一般来讲都较为复杂，尤其在机械设计中应全面思考机械价格中实际存在的问题，例如：针对繁琐零件的加工，应对其实施合理、有效的夹具结构，并运用合适的人力、设备，方可将某一零件加工做完善。然而，在3D打印技术机械自动化中，需合理解决存在的这些问题，运用3D打印技术制造产品，将其产品图纸、三维造型图直接输入都相应的3D打印机中，才能自动的实现零件加工，运用3D打印技术实施产品制造时，应将产品图纸、三维造型图直接的输入到3D打印机当中，以便实现自动加工零件，在3D打印技术的基础上，可以实现成像原理，在制造方面，误差相对来讲较小，可以在某种程度上确保加工零件精度和平稳性。

另外，设计机械过程中，这些设计相对来讲较为繁琐，其中包括了太多零散机械零件，作为机械设计工作人员，在设计机械产品时，需认真的考虑各个零散机械部件的零件加工模式，全面考虑加工带来的误差，在3D打印技术的基础上，加工流程与传统数控自动化加工相比较，取得的效果最好，在误差精度控制方面也会变得更加的合理，可以说能实现设计人员最好的状态下。

4.2 高效制造生产流程

目前3D打印技术实现过程中，最主要的原理是，加工方式以粘接剂和材料喷射方式为主，简单来讲便是将粉末状材料和粘合机都装进3D打印机中，之后，实施凝固，这些主要依靠的便是智能电脑强大的数据处理能力，根据输入的3D模型图实施打印，最后便能形成平稳性非常好的产品，在这样的状况下，打印模式通常可以很好的解决材料。另外一种模式便是实现熔断沉积打印技术，简单来讲便是绘图软件输入计算机之后，计算机能很好地处理零件中的3D模型，将处理后的数据传输到3D打印机当中，这时候的3D打印机才能根据计算机输入的信息，先打印一层厚度非常薄的平面，等到平面冷区域凝固之后，方可重复性的堆积打印，一直到制造出的3D打印机模型和图纸相一致。

在以往机械加工区域中，零件的加工都是运用数控加工技术完成的，在整个过程中，都是运用的柔性自动化生产线完成的，在此同时，需依照零件繁琐程度、加工数据等不同，采取重复装夹的方式，这样不但减小了生产速度，同时还确保加工的精度。最为重要的是在3D打印技术自动化中，为了研究技术，3D打印技术是最合理有效的保证，可以确保加工的效率以及加工质量，使得整个过程都完全依照图纸信息来完成，让整个加工都可以实现高度自动化。

5 3D打印的应用前景以及发展方向

当前在研究3D打印技术方面，研究的较为深入，这也增加了它的应用范围，与此同时，3D打印精度也在逐渐的向上提高。高效、低耗的3D打印技术慢慢应用到了各个行业，近些年，3D打印技术被运用到了一些高精度的机械零件中，主要发展前景包括如下几方面：（1）航空航天领域。航空航天领域中，大部分零件都拥有非常高的精度，对于零件也有轻便化要求。运用3D打印技术，可以很好的创新航空航天区域中的零件制造，能提升精密零件中的加工精度，使得此领域零件制造更加的平稳。（2）医疗器械领域。在一些医疗领域，一样需要精密度非常高的材料，在3D打印技术上，不但可以保证医疗器械的制造精度，还能更进一步的减小医疗耗材的制造成本，尤其在器官移植区域，运用3D技术可以有效的对其器官实施打印，杜绝器官移植后产生的排异反应。然而，3D打印技术非常适合应用到高新技术领域，能很好的降低机械类产品试验周期，有助于今后的发展，可以有效补足传统技术上存在的缺陷。

6 结束语

综上所述，机械制造技术在不断的发展，3D打印技术也会有更好的发展，被运用到更多的行业，随着3D打印技术的不断提高，3D打印精度也会得到高速的提升，影响整个机械自动化领域，带动机械自动化迈向更高的区域。

参考文献：

[1]周凯.论机械自动化技术在工业生产中的运用[J].化工管理，2019（12）：109-110.

[2]寇永琇.自动化技术在机械设计制造中的应用[J].科技与创新，2018（12）：92-93.

[3]周东，孙钊.智能型机械自动化应用趋势[J].民营科技，2018（05）：16.

[4]赵刚.机械制造自动化技术的应用及发展前景[J].花炮科技與市场，2018（02）：53-54+59.

[5]张理兴.论智能型机械自动化应用趋势[J].内燃机与配件，2018（08）：207-208.