黃浩

摘要：近幾年來，在機(jī)械制造自動化中涌現(xiàn)了不少的新興技術(shù)，這其中不僅僅包括一些新興的智能機(jī)電一體化技術(shù)，也包括3D打印技術(shù)，其作為一種新興的增材制造方式，在機(jī)械制造領(lǐng)域中發(fā)揮了巨大的價值，特別是能夠節(jié)約能耗，而且提高機(jī)械制造產(chǎn)品的精準(zhǔn)度，因此在一定程度上推動了機(jī)械制造自動化的技術(shù)革新?；诖?，本文將會重點(diǎn)對3D打印技術(shù)在機(jī)械自動化的影響與應(yīng)用進(jìn)行比較深入的研究。

關(guān)鍵詞：3D打?。粰C(jī)械自動化；機(jī)械自動化技術(shù)

3D 打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，其類似于傳統(tǒng)打印技術(shù)，但是最大的區(qū)別在于其打印原理是基于3D層面的成型技術(shù)，其能夠?qū)⒁恍?D工業(yè)設(shè)計(jì)圖紙直接形成產(chǎn)品，特別適合于樣品研發(fā)、試樣制造等過程，其精準(zhǔn)度較高，且效率也比較高，因此在機(jī)械制造自動化領(lǐng)域得到了人們足夠的重視。當(dāng)然，由于該技術(shù)是一門新興類技術(shù)類別，因此在應(yīng)用過程中仍然會遇到一些難以解決的問題，因此該技術(shù)仍然有一定的完善空間，本文將會重點(diǎn)對3D打印技術(shù)在機(jī)械自動化領(lǐng)域的實(shí)踐價值進(jìn)行有效分析。

一、3D打印技術(shù)對機(jī)械自動化的影響

當(dāng)前，3D打印技術(shù)對機(jī)械自動化產(chǎn)生了一定的積極影響作用，特別是擁有3D打印技術(shù)之后，可以讓機(jī)械制造過程變得更為簡單、便捷，實(shí)現(xiàn)了高效化、集約化，因此這也足以說明3D打印技術(shù)將會具有非常廣闊的發(fā)展空間。本文認(rèn)為目前3D打印技術(shù)對機(jī)械自動化的影響主要集中在以下幾個方面：

第一，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜零件的高效生產(chǎn)。3D打印技術(shù)在產(chǎn)品制造過程中，流程更為簡便化，只需要輸入圖紙，3D打印設(shè)備將會實(shí)現(xiàn)高效的自動生產(chǎn)，這樣就能夠促使一些比較復(fù)雜的零件也能夠?qū)崿F(xiàn)高效的生產(chǎn)，相比于一些傳統(tǒng)的機(jī)械制造方式，3D打印技術(shù)將會進(jìn)一步提高產(chǎn)品的精準(zhǔn)度。

第二，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)的材料成本將相對較低，甚至一部分3D打印材料是可以回收利用的，從而大大降低了機(jī)械制造的材料成本，也大大的降低了3D打印技術(shù)的運(yùn)行成本。

第三，將三維打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了制造過程自動化的目標(biāo)，從而節(jié)約了人力資源成本。三維打印技術(shù)雖然在機(jī)械制造自動化領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢，但其缺點(diǎn)是明顯的。一是使用3D打印技術(shù)容易造成印刷過程中的環(huán)境污染，主要指的是一些油墨污染等，二是在使用與3D打印技術(shù)相匹配的材料進(jìn)行打印時，由于材料屬性的局限性，可能會造成產(chǎn)品的穩(wěn)定性得不到保障。當(dāng)然，隨著3D打印技術(shù)的革新發(fā)展，這些問題一定會得到合理的解決。

二、基于 3D 打印技術(shù)分析機(jī)械制造自動化的革新路徑

（一）創(chuàng)新的機(jī)械設(shè)計(jì)理念

在機(jī)械制造過程中，傳統(tǒng)意義的機(jī)械制造，往往需要比較繁雜的過程，特別是在機(jī)械設(shè)計(jì)中要充分的考慮到機(jī)械加工過程中的實(shí)際問題，比如對于一些復(fù)雜零件的加工，需要合理的設(shè)置出相對穩(wěn)定的夾具結(jié)構(gòu)，并且需要選擇合適的人力、設(shè)備，才能夠完成某一零件的加工。但是基于3D打印技術(shù)的機(jī)械自動化則可以合理的解決這一問題，利用3D打印技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品制造時，只需要把產(chǎn)品圖紙、三維造型圖直接輸入3D打印機(jī)，其就能夠自動的實(shí)現(xiàn)零件的加工，并且由于3D打印技術(shù)是基于成像原理，其制造誤差相對較小，能夠在一定程度上保證加工零件的精度與穩(wěn)定性。

此外，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，相對復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，往往包含了較多零散的機(jī)械零件，機(jī)械設(shè)計(jì)工作人員，在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，往往需要認(rèn)真的考慮各個零散機(jī)械部件的零件的加工方式，并且需要考慮到加工誤差的影響，但基于3D打印技術(shù)，加工流程相對于傳統(tǒng)的數(shù)控自動化加工，效率更好，且誤差精度控制的也更為合理，幾乎能夠達(dá)到設(shè)計(jì)人員的理想狀態(tài)。

（二）高效的制造生產(chǎn)流程

當(dāng)前3D打印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程主要原理為：一是粘結(jié)劑噴射與材料噴射為主的加工方式，即將粉末狀的材料與粘合劑裝入3D打印機(jī)中，然后在進(jìn)行凝固，最終依靠于智能電腦強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，按照輸入的3D模型圖進(jìn)行打印，最終形成穩(wěn)定性較好的產(chǎn)品，這種情況打印方式往往比較解決材料。另外一種方式是熔融沉積打印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，即在繪圖軟件輸入計(jì)算機(jī)中后，計(jì)算機(jī)對零件的3D模型進(jìn)行信息處理，然后在將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?D打印機(jī)中，此時3D打印機(jī)會依據(jù)計(jì)算機(jī)輸入的數(shù)據(jù)信息，先打印出一層厚度較薄的平面，待平面冷區(qū)凝固之后，在進(jìn)行重復(fù)性的堆積打印，直到所制造的3D模型與圖紙相符。

在傳統(tǒng)的機(jī)械加工領(lǐng)域中，零件加工過程多是采用數(shù)控加工技術(shù)來完成，整個過程采用柔性自動化生產(chǎn)線來完成，同時在加工過程中，根據(jù)零件的復(fù)雜程度不同，加工數(shù)據(jù)要求不同，零件可能會設(shè)計(jì)到重復(fù)裝夾，這樣一來，不僅降低了生產(chǎn)速度，同時也很難保證加工的精度?；趯?D打印技術(shù)的自動化加工的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行研究中嗎，可以發(fā)現(xiàn)，3D打印技術(shù)可以更合理的保證加工效率與加工質(zhì)量，其整個過程是完全根據(jù)圖紙信息來完成，整個加工過程實(shí)現(xiàn)了高度的自動化。

三、3D打印的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢

隨著3D打印技術(shù)研究的不斷深入，其應(yīng)用廣度越來越高，同時3D打印的精度也在不斷的提升，一些高效的、低耗能的3D打印技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)，當(dāng)前3D打印技術(shù)主要被用于制造一些擁有高精度要求的機(jī)械零件加工，其主要的應(yīng)用前景包括以下幾個領(lǐng)域：

（1）航空航天領(lǐng)域

在航空航天領(lǐng)域，大多數(shù)的零部件要求具有較高的精度，并且也對零件具有輕便化的要求。采用3D打印技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)航空航天領(lǐng)域部分零件制造流程的創(chuàng)新，能夠提高一些精密零件的加工精度，從而能夠進(jìn)一步保障該領(lǐng)域的零件制造質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（2）醫(yī)療器械領(lǐng)域

在醫(yī)療領(lǐng)域，同樣需要一些精密的耗材，基于3D打印技術(shù)，不僅能夠確保醫(yī)療器械耗材的制造精度，同時也能夠進(jìn)一步降低醫(yī)療耗材的制造成本。特別是在器官移植領(lǐng)域中，采用3D技術(shù)有針對性的額進(jìn)行器官打印，可以有效的避免器官移植后的排異反應(yīng)。

總之，3D打印技術(shù)特別適用于高新技術(shù)領(lǐng)域，可以有效的縮短一些機(jī)械類產(chǎn)品的試驗(yàn)周期，并且適合于一些精度較高的機(jī)械加工，其未來的發(fā)展前景必將會極為廣闊，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域，并可能有效的彌補(bǔ)傳統(tǒng)加工技術(shù)上的不足。

四、總結(jié)

隨著機(jī)械制造技術(shù)的不斷發(fā)展，3D 打印技術(shù)將得到更快更好的發(fā)展，將會應(yīng)用于更多的領(lǐng)域與行業(yè)，同時隨著 3D 打印技術(shù)的提升，3D 打印的精度更高速度更快，3D 將會被更多的應(yīng)用于機(jī)械自動化領(lǐng)域，同時也將會對機(jī)械自動化領(lǐng)域產(chǎn)生更大的影響，也將帶領(lǐng)機(jī)械自動化向更高的領(lǐng)域發(fā)展。

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