在機(jī)械制造領(lǐng)域中3D打印技術(shù)的應(yīng)用探微

伊鵬　盧陽(yáng)

【摘 要】我國(guó)科技水平的不斷提高，為機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展提供了機(jī)會(huì)，與此同時(shí)，也增加了機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的難度。為了推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)持續(xù)發(fā)展，在其中應(yīng)用了3D打印技術(shù)，此技術(shù)集電氣、計(jì)算機(jī)以及光學(xué)等先進(jìn)的技術(shù)于一體，具有利用率高，并且成型速度快等特點(diǎn)，由此可以看成，3D打印技術(shù)是非常先進(jìn)的。因此，在機(jī)械制造領(lǐng)域中應(yīng)用3D打印技術(shù)，對(duì)促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)更好地發(fā)展有著不容忽視的作用。本文對(duì)機(jī)械制造領(lǐng)域中3D打印技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了深入地研究，并闡述了自己的見(jiàn)解，希望可以為相關(guān)人員更好地應(yīng)用3D打印技術(shù)提供一點(diǎn)幫助。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造領(lǐng)域；3D打印技術(shù)；應(yīng)用

近些年來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的繁榮時(shí)期，為了推動(dòng)其更好地發(fā)展，應(yīng)用了3D打印技術(shù)，由于我國(guó)應(yīng)用此技術(shù)的時(shí)間比較短，所以應(yīng)用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，只有采取有效的措施解決問(wèn)題，將3D打印技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)際情況結(jié)合在一起，才能充分發(fā)揮3D打印技術(shù)的作用，推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)穩(wěn)定的發(fā)展。

1 對(duì)3D打印技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行概述

世界上的第一臺(tái)3D打印設(shè)備是在1984年現(xiàn)世的，在這之后，3D打印技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，在社會(huì)中的影響力越來(lái)越大。3D打印設(shè)備在1991年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的轉(zhuǎn)變，在1996年，3D打印機(jī)成功問(wèn)世。我國(guó)的第一臺(tái)3D打印設(shè)備是在1994年問(wèn)世的，此設(shè)備具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)，構(gòu)造此設(shè)備的材料主要有聚丙烯塑料以及塑料粉末狀物，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，已經(jīng)成功的在航天產(chǎn)品、醫(yī)療器械以及汽車(chē)生產(chǎn)中應(yīng)用[1]。

2 增材制造原理

3D打印技術(shù)增材制造原理就是以縱向坐標(biāo)為基礎(chǔ)，將設(shè)計(jì)出三維模型的產(chǎn)品進(jìn)行平面劃分，對(duì)其進(jìn)行劃分主要應(yīng)用的是三維仿真軟件，與此同時(shí)，還應(yīng)該應(yīng)用疊加成形以及分層加工兩者相結(jié)合的方法來(lái)生成3D實(shí)體，進(jìn)而制作出模型。3D打印機(jī)的工作原理有以下幾方面，以下是對(duì)原理的具體分析：

第一，三維成形原理。此原理在3D打印機(jī)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在將適當(dāng)數(shù)量的材料粉末放置在存放桶中，然后經(jīng)由存放桶將其運(yùn)輸出去，當(dāng)粉末運(yùn)輸?shù)郊庸づ_(tái)上之后，需要使用滾筒對(duì)其進(jìn)行碾壓，使其形成薄薄的一層，在這之后，在想要進(jìn)行打印的地方噴射粘合劑。粉末和粘合劑相遇，就會(huì)非?？焖俚哪?，在這種情況下，當(dāng)打印完成一層之后，打印機(jī)自身的程序設(shè)定就會(huì)啟動(dòng)，降低距離，再根據(jù)設(shè)定的值循環(huán)的進(jìn)行打印，直至打印結(jié)束[2]。

第二，熔融固化技術(shù)。熔融固化技術(shù)是3D打印機(jī)的工作原理，在應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行工作的過(guò)程中，需要遵循以下步驟：首先，工作人員需要先將三維實(shí)體模型的相關(guān)數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)綄?duì)3D打印機(jī)進(jìn)行程序控制的計(jì)算機(jī)程序中，然后計(jì)算機(jī)控制程序就會(huì)根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的程序，自動(dòng)設(shè)定好打印工作的具體路線。其次，3D打印機(jī)在計(jì)算機(jī)的控制下，可以按照已經(jīng)設(shè)定好的打印路線在需要進(jìn)行加工的平面上進(jìn)行剖面噴射工作，在此基礎(chǔ)上，供絲裝置需要將呈現(xiàn)出絲狀的原材料送到正在進(jìn)行打印工作的噴頭的前面，在這個(gè)時(shí)候，已經(jīng)被溶解的原材料就會(huì)被噴頭噴射出來(lái)，在工作臺(tái)上進(jìn)行凝聚。再次，在工作臺(tái)上進(jìn)行凝聚工作的已經(jīng)被溶解的材料，需要利用冷卻裝置來(lái)對(duì)其進(jìn)行冷卻，在冷卻之后，這些材料就可以形成三維實(shí)體剖面薄片，這樣就可以通過(guò)薄片看出需要進(jìn)行實(shí)體加工的剖面輪廓。最后，在計(jì)算機(jī)程序的控制下，噴射工作會(huì)持續(xù)的進(jìn)行，工作臺(tái)平面的高度可以由計(jì)算機(jī)控制程序來(lái)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，直到三維實(shí)體模型符合計(jì)算機(jī)程序中的要求，3D打印機(jī)的打印工作才能停止[3]。

3 3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

所謂的3D打印技術(shù)，就是指增材制造，此技術(shù)就是通過(guò)將材料進(jìn)行疊加的方式來(lái)使工作臺(tái)的高度進(jìn)行調(diào)整，然后將零部件從虛擬的狀態(tài)中制作出來(lái)，使其變成實(shí)體，真實(shí)的展現(xiàn)在人們面前，此技術(shù)較零部件加工方法相比更具優(yōu)勢(shì)，因此，在機(jī)械制造領(lǐng)域中應(yīng)用3D打印技術(shù)，取得了較為顯著的效果，促進(jìn)了機(jī)械制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。本文對(duì)3D打印技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的具體應(yīng)用進(jìn)行了深入地分析，內(nèi)容如下：

3.1 機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度有了明顯的提高

在機(jī)械制造行業(yè)中，生產(chǎn)產(chǎn)品是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在應(yīng)用傳統(tǒng)的零部件加工方法生產(chǎn)產(chǎn)品的時(shí)候，不僅耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，還需要很多的設(shè)備來(lái)進(jìn)行輔助，比如說(shuō)需要工裝夾具以及機(jī)床等，而且，還需要大量的人力勞動(dòng)，此種情況使得產(chǎn)品的生產(chǎn)速度很慢，而且生產(chǎn)出的產(chǎn)品有可能已經(jīng)不符合市場(chǎng)需求，另外，應(yīng)用傳統(tǒng)零部件方法生產(chǎn)出的產(chǎn)品，還需要進(jìn)行市場(chǎng)檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改正，這樣就延長(zhǎng)了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，對(duì)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展有著不利的影響[4]。3D打印技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用，大大提高了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，而且應(yīng)用此技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品，基本是符合市場(chǎng)需求的，不需要耗費(fèi)大量的時(shí)間對(duì)其進(jìn)行修改，其質(zhì)量是有保證的。

3.2 轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

傳統(tǒng)的零部件加工方法，對(duì)機(jī)械制造企業(yè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著較高的要求，企業(yè)必須設(shè)置很多結(jié)構(gòu)才能將產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)，這樣就使得企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益下降，長(zhǎng)此以往，企業(yè)的發(fā)展就會(huì)受到局限，甚至是破產(chǎn)。3D打印技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用，有效的解決了此問(wèn)題，3D打印技術(shù)在制造產(chǎn)品的過(guò)程中，不需要大量的人力資源，可以依靠自身完成生產(chǎn)工作，而且加工出的零部件的穩(wěn)定性和集成度有了顯著的提升，此技術(shù)的應(yīng)用，在極大程度上簡(jiǎn)化了零部件的設(shè)計(jì)和加工過(guò)程，使企業(yè)可以獲取高額的經(jīng)濟(jì)利益。

比如說(shuō)：航空類(lèi)零部件對(duì)產(chǎn)品的要求非常高，不僅需要其具有較高的穩(wěn)定性，還需要其小批量的生產(chǎn)，另外，航空類(lèi)零部件的形狀有很多種，不同形狀對(duì)生產(chǎn)的要求不同，這些特點(diǎn)都增加了加工的難度。應(yīng)用傳統(tǒng)的零部件加工方法，需要有300多個(gè)零件組成，但應(yīng)用3D打印技術(shù)，只需要三個(gè)零件就可以完成加工工作，并且零部件的質(zhì)量和穩(wěn)定性還可以得到保障[5]。由此可以看出，在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用3D打印技術(shù)，對(duì)推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的快速發(fā)展有著重要的意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用3D打印技術(shù)，可以促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)更好地發(fā)展。因此，相關(guān)部門(mén)還需要繼續(xù)研究3D打印技術(shù)，只有提高技術(shù)水平，在機(jī)械制造行業(yè)中更好地應(yīng)用此技術(shù)，才能充分地發(fā)揮其作用，為機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫亮，石鑫.3D打印技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，27（2）：66-69.

[2]封會(huì)娟，閆旭，唐彥峰，等.3D打印技術(shù)綜述[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（9）：202-203.

[3]《改革與開(kāi)放》編輯部.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，兩化融合；3D引領(lǐng)，應(yīng)用先行——3D打?。盒录夹g(shù)、新應(yīng)用、新模式峰會(huì)[J].改革與開(kāi)放，2015（1）：2，4.

[4]王春凈，夏成寶，葉達(dá)飛，等.3D打印技術(shù)：如何顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)[J].機(jī)械制造，2014，52（3）：88-89.

[5]卞正崗.機(jī)械制造自動(dòng)化與儀器儀表制造自動(dòng)化的發(fā)展——快速成型系統(tǒng)及3D打印機(jī)[J].中國(guó)儀器儀表，2013（8）：19-22.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]