3D打印技术在机械自动化领域的应用研究

吴佳奇

摘要：科学技术发展带动机械自动化领域的进步，3D打印技术就是机械自动化领域研究出的重要成果之一，3D打印技术降低了资源消耗，具有智能、经济、高效等诸多优点。本文主要分析了3D打印技术的优点和缺点，就3D打印技术在机械自动化领域的应用进行讨论。

关键词：机械化;3D打印;科学技术;高效

1.3D打印技术相关概念

（1）3D打印技术是什么

根据数字模板合理使用可粘合材料被称为3D打印技术，由于3D打印技术优点众多，被广泛运营于多个行业，如：医疗产业、珠宝、工业设计、汽车、建筑、航空航天等。

（2）3D打印技术的特点

不同于以往零件制作需要依赖传统模具，3D打印技术是直接从计算机图形数据生成各种复杂的零件，这样简便的过程缩短了产品生产时间，提高了产品生产效率。

（3）3D打印工艺的过程

3D打印技术的过程一般分为两步：第一步，在需要成型为实物的地方适量喷洒上3D打印特殊胶水;第二步，在整个区域均匀地撒上粉末，当粉末落到喷有胶水的地方时会被黏贴住然后迅速固化，粉末在其他没有胶水的地方就是自然散落情况。喷洒胶水和喷洒粉末工作在不停交替中模型会逐渐被打印成实物成品，最后清理多余粉末拿出模型，整个3D打印的过程结束，未使用散落的粉末收集起来，下次可以再继续使用，降低材料成本。

使用3D打印模型能实现600DPI的分辨率，每层厚度只有0.01mm，模型上的照片和文字也能打印得一清二楚，目前市面上的3D打印技术大致为以下四种：SLA光固化、FDM熔融沉积造型、SLS激光粉末烧结成型、3DP三维打印。

（4）技术限制

技术限制分为四方面：材料限制，机器限制，经费限制和知识产权的顾虑。现在的3D打印机技术还不够成熟，无法支持很多日常生活中所需材料的打印;3D打印机还没有推广到各家各户，满足不了所有人的需求;3D打印技术由于生产成本高直接影响到所需花销的费用也很高，普及大众是非常困难的;3D技术能够随意复制各类物品，存在侵害他人知识产权的可能。

2.3D打印在机械自动化领域使用的优劣势

2.1 3D打印在机械自动化领域使用的优势

（1）提高机械制造自动化水平

3D打印技术的进步明显提高了机械自动化的水平，机械自动化制造改变了传统的人工机械制造模式，不再需要大量的人工操作，大大降低了人工成本。

（2）减少了材料资源的浪费

3D打印技术从设计到制作过程都做到节约资源，降低对自然环境的污染，传统机械制造需要大量的人工服务，在材料使用时也没有办法做到精准，故而造成大量浪费，自动化机械制造使用数据精确，3D打印技术日渐成熟起来，相关材料资源研制也有了发展，可以做到原材料能回收再利用，有效减少资源浪费和保护生态环境不被污染。

2.2 3D打印在机械自动化领域使用的劣势

3D打印技术的优势是非常明显的，但是也存在一些劣势、缺点。3D打印技术还属于新兴发展阶段，技术所需要的特殊材料还缺乏稳定性，所以直接制成的成品品质也不稳定。因此对3D打印技术和相关服务技术的研究还是需要深入，展开思维，加大创新，使3D打印技术能发挥更大的作用。

3.3D打印在機械自动化领域的应用

3.1机械自动化领域自动化生产

近年来我国信息技术和高新技术飞速发展，多元化和智能化已经成为现代机械自动化的主流趋势，机械自动化领域里的3D打印技术应用更是促进机械生产智能化的发展。3D打印技术的载体是计算机里的各种软件程序，各种数据信息通过计算机传输，获得全面详细的打印数据，通过先进设备特殊材料完成打印，传承了传统机械制造技术内涵的同时也完成了创新，让3D技术更贴近人们的生活需求。

3.2对机械设备零部件的设计和加工

3D打印里有一项快速成像功能，可以用来打印制作一些比较复杂的机械零件，有效降低了设计和加工的技术难度和提高效率。

3.3机械设备零件模型制作

3D打印技术不光能制作机械里的复杂零件，还能通过详细的数据传输制作零件的模型，整个制作过程非常简便，节省了时间，促使产品生产效率和水平提高，改变了机械制造行业的布局。

3.4机械设备的定制化生产

科技和经济的飞速发展，带来一些新兴物品，传统的机械制造业已经无法满足这类要求，3D打印的超强复制制作能力，可以很快根据需要生产物品的特殊性开启定制生产，从而满足用户的机械制造需求。

3.5与自动化配合

3D打印技术主要是以打印机为中心，接收互联网传送的详细数据来进行制作。区别于传统的机械技术制造，3D打印技术和机械技术相结合后对机械设备生产有非常重要的作用，可以在提高工作效率的同时也节省了大量人力资源。

4.3D打印技术在机械制造自动化的革新和前景

4.1基于3D打印技术的机械自动化革新

传统机械制造方法流程繁琐，为保证零件质量要花费大量的人力和物力，技术人员需要根据零件要求设计出有效的夹具结构，要实现自动化生产零件，就要对生产零件的机械进行创新。设计稿直接传输减少了在传输过程中设计稿数据产生偏差的情况，保证了零件的精准度，零散零件的制作也将井然有序。经过相关研发人员的努力，3D打印技术也有多种类型，可以较好地适应不同的制造要求和标准。

4.2 3D打印技术的前景

（1）航空航天领域

象征着国防力量的航空航天领域对所需的相关零件有更高的要求。航空航天业发展非常迅速，相对地，所需要的机械化制造成品也需要跟上行业发展速度，制造出最新要求的零件，因为行业的特殊性，零件在达到精准生产以外，还需要做到轻巧的要求，而3D打印技术能更好地解决这些问题。

（2）医疗器械领域

医疗器械的使用与我们日常生活息息相关，伴随着医疗技术的发展，更多新进的医疗器械也走到我们面前，器械的使用直接关乎到我们的生命安全，制造要求也将更加严格。传统机械制造技术无法适应这样的发展要求，而3D打印技术能很好地弥补传统机械制造技术的缺陷，成为了医疗器械高新技术研发的坚实基础。

5.结语

根据上文叙述可知，在经济高速发展影响下，各行业也在快速成长和发展，而传统的机械制造技术已经无法满足大众的需求，在这样背景下3D打印技术发展起来。3D打印技术不同于传统机械制造技术，利用新的制造材料和新的制造方式进行生产，与传统制造业相对比更加，制造出的成品规格更加精准，还能节省人力、物力和提高工作效率，能适应几乎所有行业的制造要求，但是3D打印技术还是存在一些问题。由于3D打印技术的打印机和打印所需材料费用都比较高，无法对一些日常用品进行打印制作，推广困难，还没能做到市场普及，在后续对于3D打印技术的研究发展中，可以就推广普及方面多做考虑。

参考文献

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[3]王智昊.3D 打印技术在机械自动化领域的应用[J].电子技术与软件工程，2018（1）：105.

（河南工学院 河南 新乡 453799）