3D打印技术及其对机械制造及自动化的影响

葛修霞，廖映华

（四川轻化工大学，四川 自贡 643000）

1 引言

科技的不断发展促进了技术的整体化进步，而且在各个领域中科技的利用越来越广泛。3D打印技术主要依赖于软件设计程序，该程序使用数字和互联网工具实现生产自动化，并根据本地生产方法完成生产和制造工作，减少产品的生产损耗，借此进一步提高整体效率，避免成本浪费问题。3D打印技术涉及多学科知识，通过应用3D打印技术不仅可以更好地利用材料，有效减少浪费问题，而且能够按照实际要求生产产品，满足客户的实际需求，帮助企业实现可持续发展。现阶段，机械制造及其自动化仍有很大的提升空间，应用3D打印技术可以在一定程度上提高其发展水平和生产效率，在传统机械制造中发挥非常重要的作用。因此，在这样的背景下，对于有关问题的讨论成为当前的焦点。

2 3D打印技术概述

3D打印技术是科技发展的产物，其主要原理是通过数字打印机进行物品制造。打印技术由来已久，在目前社会上使用的一般打印技术，如纸质材料、彩色横幅的打印等，都只是平面打印[1]。3D打印技术是在基础打印的基础上，融合数字打印技术形成的，因此，利用该技术打印出来的物体具有立体结构域。3D打印技术主要是在计算机中形成打印对象的模型，然后对原材料进行处理，再使用喷嘴将原材料喷在模型上，完成基础打印，按照这种工作原理多次重复，最终形成立体的三维物品。由于其所具有的优势，3D打印技术可以有效地应用于模具制造、建筑工程等诸多领域。

3 3D打印技术为机械制造带来的新变化

3.1 基于3D打印技术的个性化定制技术

从我国的实际发展来看，随着科学技术的进步，3D打印技术可以有效地推动机械制造和自动化生产的快速发展。3D打印技术的使用进一步实现了客户的特定制造目标。传统的机械制造技术受环境和市场经济成本的影响，生产的产品比较大众化，产品只能满足大多数人的需求，无法满足用户的个性化要求。在使用3D打印技术后，机械生产过程可以从消费者的实际情况出发，满足个性化生产的要求，使企业在市场上具有更强的竞争力，帮助企业在市场上占据更有利的地位，使企业通过满足个性化生产的要求，在市场上占据更大的份额，为企业实现高质量发展提供动力。

3.2 基于3D打印技术的智能生产技术

从当前机械制造行业的实际情况来看，机械自动化生产已经进入智能化时代，人工智能在各个行业的运用都起到了一定的推动作用，无论是工作效率还是工作质量，都取得了显著的提升。因此，推动机械制造业的智能化发展已成为当前发展的重点，而3D打印技术的使用成为其发展的重要优势。3D打印技术的使用可以使机械制造更加灵活，利用计算机软件制作三维模型和图纸，以这种方式建模可以更好地呈现产品的整体情况。对于结构和功能要求较高的产品，相关人员可以先使用尖端设备和人工智能技术进行模型设计工作，再使用3D 打印设备进行生产，这样可以保证产品符合实际要求，降低问题的发生概率，减少人因失误带来的不利影响，为整个生产过程提供保障。借助智能化的生产模式，可以高度还原产品的设计特征，利用3D打印技术可以进一步实现产品模型设计的实物开发。基于3D打印技术的生产工作本身就属于一种科学有效的机械自动化生产模式，在智能化方面效果突出，能够有效满足生产的实际要求，对于后续的开发和优化具有非常积极的意义，能够有效提高其整体智能化水平。

3.3 基于3D打印技术的生态环保技术

从传统机械制造业来看，在实际生产中如果环保工作不到位，极易产生大量的污染物，而且这一污染问题很难避免。虽然现阶段相关企业已经采用了各种环保技术来控制污染，但无法达到无害化的生产效果。因此，传统的生产方式与当前的生态生产理念之间存在着很大的矛盾。在此背景下，机械制造业在实际发展中受到了很大程度的限制，无法满足实际生产要求，并且需要采取更有效的方式调整其整体生产环节。采用3D打印技术可以有效地满足生态环保的要求。3D 打印设备一般采用计算机进行数字建模，然后进行实际生产[2]，这种生产模式强调一体化一次生产成型，没有烦琐的生产加工步骤，产品的设计和生产过程更加方便、灵活且环保。在打印生产的过程中，可以有效减少材料的浪费，保证材料的有效利用，因此，这是一种非常环保的生产方式，可以对行业可持续发展起到积极的推动作用。

4 3D打印技术对机械制造及自动化的影响

4.1 影响机械制造及自动化的行业格局

3D打印技术在机械制造及自动化生产中的运用具有非常明显的优势，通过应用该技术，可以先根据计算机设置的数据生成相应的物体，然后通过打印机直接打印模型，无需工作人员的手动操作，可直接完成制造任务，进一步提高了生产效率，有效地降低了生产成本。从实际情况来看，在机械制造行业，3D打印技术的应用可以有效地改造传统模式，使机械制造行业的生产工作不同于传统的分散模式，可以减少区域垄断的问题。通过这种方式，零部件供应商可以进行信息传递，从而有效优化产业供应链，进而助力行业格局的调整。从传统机械制造业来看，其是一个劳动力密集型、机器密集型的行业，在使用3D打印技术后，这种传统的生产方法将逐渐被淘汰，这证明3D打印技术可以有效地改变传统机械制造业的生产格局。

4.2 影响机械制造及自动化的技术研发

利用3D打印技术可以打印三维立体的模型，制作成本相对较低，因此，相关技术人员应进一步强化对3D打印技术的研究。借助该技术，可以有效推进机械制造一体化建设及其自动化发展，使这一行业的技术研发工作得到有效优化[3]。良好的技术在开发与利用之中，与工作人员的素养和设备的支持有非常紧密的关系。因此，在3D打印技术的不断研发和改进中，将带动机械制造和自动化技术的研究和变革。对此，需要将3D打印技术的研究与机械制造、自动化生产技术有效地结合起来，使技术之间形成更紧密的关系，促进其共同发展。

4.3 影响机械制造及自动化的生产效率

3D打印技术的使用改变了机械制造和自动化的生产效率。事实上，虽然我国人口众多，企业在生产制造方面具有人力资源的优势，但人力成本投入过多，也会增加企业成本，浪费人力资源，难以有效提高整体生产效率。在使用3D打印技术后，可以改变机械制造和自动化生产的现状，使其不受人力成本等相关问题的影响。通过将机械制造及自动化生产与3D打印技术相结合，可以进一步减少人力资源的消耗，利用机器生产代替手工劳动，而且自动化生产技术可以缩短生产所需的时间，用更少的时间和更低的人工成本，进一步提高企业的经济效益，这对企业的长远发展具有重要意义。

4.4 影响机械制造及自动化的人力配置

在过去的一段时间，劳动力资源一直是我国制造业发展的基础，正因如此，我国吸引了大量的跨国企业，使得机械制造业取得了快速的发展和进步。但是，随着现代科学技术的不断发展，机械制造和自动化的未来发展更加依赖于信息化和智能化技术，对单纯的体力劳动的需求显著降低[4]。从目前机械制造业的实际情况来看，相关企业对技术型人才的需求明显增加，在此背景下，从事简单加工工作的劳动力资源极易面临失业的问题。在我国的长期建设中，由于对技术人才的重视不足，为机械制造业的发展造成了一定程度的制约，而3D打印技术的使用促进了机械制造业的发展和自动化技术的进步，有效地优化了工艺流程并避免了生产工作受到内外部相关因素的影响，在数字化生产的背景下，可以进一步改善机械生产制造环节的人力资源配置情况，减少传统制造中对流水线作业的需求。

5 3D打印技术在机械制造及自动化中的应用

5.1 3D打印技术在制造工艺中的应用

首先，在3D打印技术的实际运用中，需要构建一个三维模型，然后需要通过粉状材料形成模型，并通过软件系统的参数设计和数据调整，实时完成整个生产任务。完工后，对剩余的原材料进行清洗和收集，可用于后续的生产制造，进一步提高原材料的利用效果。其次，在3D 模型打印完成后，由计算机进行处理，然后传输到3D 打印机。原料经反复加工后可重复利用，能够有效提高产业价值[5]。在应用3D打印技术后，机械制造的效率和产值显著提高，对机械制造及自动化技术的可持续发展具有非常积极的影响。

5.2 3D打印技术在环保工艺中的应用

应用3D打印技术可以产生更少的浪费和减少业务的损失，有效节约生产资源，使机械制造业的经济特征更加显著。在我国执行环保战略的过程中，通过提出节能降耗的要求，为工业改革提供了基础动力，使机械制造业不断优化和改进工艺，加强技术创新，提高整体管理水平。在实际应用3D打印技术后，产品材料实现了环保化应用，并且通过使用这一技术，可以提高可持续发展水平，以此生产的产品对环境友好，从而使机械制造行业实现绿色化发展，逐步向环保、高效目标迈进。

5.3 3D打印技术在智能发展中的应用

智能化发展是机械制造业的建设方向，利用3D打印技术，机械制造可以从传统模式向智能模式不断转变，可以实时进行模型优化和调整[6]。设计人员可以根据实际情况作出合理的设计选择，使产品制作有更强的可选择性。此外，在利用3D打印技术的过程中，可以有效利用智能技术对存在的问题和隐患进行分析并予以有效解决，从而实现机械制造的高效化、智能化发展，带动机械制造行业整体结构的调整和优化。

5.4 3D打印技术在科技研发中的应用

机械制造企业只有运用科学的理念，各类前沿技术才能得到有效实施并发挥应有的作用，从而进一步实现可持续发展目标。在3D打印技术的实际应用中，可以增强机械制造自动化的科学性和有效性，为机械制造业的发展提供更大的帮助[7]。例如，在实际的产品设计工作中，可以利用3D打印技术体现产品设计的科学性，并进行升级测试，使产品设计具有更广阔的改进空间，为产品赋予更高的价值，促进制造业的智能化、科学化发展，并通过科学思想的有效运用，为3D 打印产品的实际开发提供帮助，使其实现技术水平的进一步提升，借助3D打印技术拥有的高度个性化制作功能为产品设计、开发和制造提供便利。

5.5 3D打印技术在产品创新中的应用

随着机械制造和自动化的发展，社会生产力得到了极大的提高，传统的机械制造方式已经不能满足当前的实际需要，因此，相关企业需要基于设计角度实现产品创新，提升整体创新水平，促进机械制造行业的环保、节能和可持续发展。在机械制造和自动化生产中，零部件的生产要求企业重视质量、突破产量。因此，企业需要在设计理念上进行全面创新，运用智能化生产技术，做到生产保质保量[8]。基于3D打印技术的应用，产品在设计上保证满足多元化发展和环保要求，实现产品创新发展，达到节能降耗的整体效果，提高整体经济水平。通过利用先进工艺，3D打印技术可以得到有效的控制，解决生产过程中该技术本身存在的问题，进一步提升产品的价值。在这一过程中，可以有效地提高机械制造和自动化的发展水平，改变和创新原有的设计理念，确保产品能够实现智能化、个性化发展。

6 结语

在经济快速发展的过程中，制造业取得了长足的进步，3D打印技术的运用在制造业的发展中发挥了积极作用。3D打印技术的应用不仅可以使机械制造业实现快速变革，促进其进一步实现自动化，提高产品生产的效率，还可以保护环境、减少浪费。我国制造业的实际情况表明，3D打印技术在提供机遇的同时，也带来了更大的挑战。从目前机械制造行业的实际情况来看，3D打印技术的实际应用仍有很大的提升空间，需要不断优化生产工艺、完善管理流程、提高技术水平，进而保证3D打印技术在机械制造和自动化领域取得更好的效果。