3D 打印技术在机械自动化领域的应用

2019-12-02黄鸣远

电子技术与软件工程 2019年6期

文/黄鸣远

现如今，科技带来了越来越多的新兴技术，3D 打印技术从1990年开始运用，根据这一技术制造的机械产品方便了人们的生活，但是更快的社会发展使得人们对机械设备也提出了更高的要求，因此3D 打印技术的生产水平随之也提升不少，有更广阔的发展空间。3D打印技术也可以称为增材打印技术，和原始机械产品的加工方式不同的是，这一技术一方面使原材料用量更节省；另一方面使材料成本更低，使用原始技术加工器械时，即便是加工产品的数量很少，也需要花费更多的时间以及成本。相比较可发现3D 技术的快捷便利性，因此可以说3D 打印技术让机械自动化发展迈进了新时期。

1 3D打印技术的含义

3D 打印技术在数字模型文件的基础上，将粉末的金属或塑料材质逐层进行打印最终形成物体，它可通过电脑数据控制3D 打印机把一切形状打印出来，从而节省商品的制造成本，3D 打印技术最早出现于十九世纪末期，它将光固化、纸叠层技术结合在一起，可在短时间内成型，和普通打印机的运行原理类似，打印原料的不同造成了差异性，普通的打印机的打印原料是纸和石墨，而3D 打印机则采用粉末状金属、陶瓷、砂石为主原料，在内测配置液体或粉末等材料，通过控制电脑把打印的材料一层一层进行叠加，最后将计算中的图像生产为实物。根据它的原理特性，它在很多地方都有运用，譬如模型开发等，使用传统的方式制造模型首先要设计图纸，然后将材料拼凑在一起最终制成模型，现在使用3D 打印技术就能在很短的时间内制作出更精美、精致的模型，因此，在日常生活中人们更喜欢使用3D 打印技术制作器件。

2 3D打印技术的工作原理及方式

3D 打印技术涵盖喷墨打印、激光烧结、电子溶结等技术，它可以在较短的时间设计出单个元器件或整个产品，在实际的应用过程中，设计师先通过画图软件搭建形成产品的数字模型，接着将其完好保存，用3D 打印机扫描读取电脑中的数字模型的相关数据，然后把产品打印出来。在这一过程中，3D 打印机占据最重要的地位，它是整个过程的核心，要完成3D 打印的最后一个环节需要让3D 打印机正常工作，根据现有技术的发展可知，它最高的图形分辨率为600DPI，层与层之间的间隔厚度仅0.01 毫米，相较于原始的打印机它性能明显提升了不少，而且还能使用有色颜料实现彩色打印。

3D 打印技术与传统的机械产品加工方式有所不同，传统方法需要将原材料切削在重新拼装，在这两部分的操作上会耗费大量的时间以及原材料，生产的产品类型较少。但3D 打印技术与此相反，一些形状特别的产品也极易进行批量生产，而且在众多的领域都能被运用，譬如可以把之前的产品的生产过程适度调整转变为历史，对大型企业、实力强大的企业来说，使用这一技术生产商品将影响机械制造业的整体格局。3D 打印技术使第二次工业革命发生了改变，从那以后生产模式也逐渐变成大规模的流水线生产，生产的产品慢慢从标准统一过渡到个性化定制。随着3D 打印机应用范围的扩大，产品推广的时间相应也会缩减，从使用者的角度看，他们仅仅只要在网上下载设计图，在极短的时间内即可使用3D 打印机打印产品，不用搭建规模巨大的生产流水线，聘请数量众多的工人进行生产，而且也不需要在仓库中积压成千上万的元器件。它的种种好处从其他角度看可以称之为社会规模的生产制造，通过制造资源网络和互联网形成效率更高的供应网以及用户服务网，换句话说，这种方式使制造业发展更快、有利于社会的可持续发展。

3 3D打印技术对机械自动化领域的影响

随着这几年科技的进步、社会的变迁，各行各业都产生了巨大的变化，3D 打印技术也不例外，它在技术上有了很大的优化，3D 打印技术的种类和3D 打印机有了更大的发展空间与应用范围，就拿其中的一个应用领域机械自动化领域来说，3D 打印技术慢慢地使传统的机械自动化行业固有的制造加工模式，在原始机械自动化行业中，加工元器件产品主要的方法是机械加工、焊接、制造模具等，通常会在生产规模巨大的情况下加以使用，原材料相应变多、耗费的时间也会更长，将3D 打印技术应用于机械自动化领域对整个机械制造业都有极大的好处，提高生产水平，3D 打印技术属于一种增材制造技术，它不但可以降低原材料的使用量，还能防止加工时产生过多的边角废料，降低材料的损耗率并提高产品的质量，使其更精致。而且它还适用于小批量的生产，将其中的模具设计、设计周期、设计成本的问题逐一解决，可以说3D 打印技术促进了传统机械自动化领域的发展。

现在的3D 打印技术对机械自动化领域有着积极的影响力：

（1）该技术中使用快速成像原理，降低了复杂元器件的设计难度系数，提高了机械制造自动化的生产效率；

（2）伴随科学技术的进步，其中使用的材料成本会下降，其中的一些材料还能回收二次使用，大大降低了原料的使用成本；

（3）自动化制造指日可待，人力将逐渐被取代。

总而言之，3D 打印技术对机械自动化领域的好处多多，但是也要正确看待其中存在的缺点，包括对周边环境的污染以及材料对产品稳定性能的影响。