3D打印技術(shù)對機(jī)械制造及自動化的影響

張遠(yuǎn)

摘要：時代快速發(fā)展，機(jī)械制造及自動化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步促進(jìn)了機(jī)械制造及其自動化的發(fā)展，且該技術(shù)在諸多領(lǐng)域均發(fā)揮著重要作用，使我國科學(xué)技術(shù)再上新一層臺階。3D打印技術(shù)作為一種十分先進(jìn)的技術(shù)，對自動化產(chǎn)生了顯著影響。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);機(jī)械制造及自動化;影響

前言

經(jīng)濟(jì)全球化背景下，多種高新技術(shù)進(jìn)入大眾視野，很多行業(yè)在發(fā)展中需要抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，先進(jìn)技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用，極大地推動了行業(yè)的發(fā)展。為面對市場競爭，需采用新技術(shù)。而3D打印技術(shù)便是一種十分先進(jìn)的技術(shù)形式，并逐漸成為推動自動化行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵要素。

1.3D打印概述

3D打印技術(shù)也被人們稱為增材制造技術(shù)，該技術(shù)主要利用光固化及支撐疊等多種方式制造多種產(chǎn)品。3D打印技術(shù)需要利用計(jì)算機(jī)軟件制造三維模型，基于先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)建模，繪制產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)模型，之后將其轉(zhuǎn)化為3D打印機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)信息，利用3D打印技術(shù)打印產(chǎn)品。3D打印技術(shù)對用料的要求十分嚴(yán)格，需使用特殊材料打印，常見的材料有塑料和粉末狀的金屬。上述材料的粘合效果較好。3D打印能夠在材料的支持下將預(yù)先設(shè)計(jì)的三維模型層層堆疊，以此展現(xiàn)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品造型，體現(xiàn)產(chǎn)品的功能特征。

當(dāng)前，制造業(yè)發(fā)展速度明顯加快，3D打印技術(shù)也取得了前所未有的進(jìn)步。市場上也出現(xiàn)了多種不同形式的商業(yè)3D打印機(jī)。3D打印機(jī)的數(shù)量顯著增多，價格隨之下降。在很多行業(yè)均可看到3D打印機(jī)的身影。如航天領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域等。

3D打印機(jī)應(yīng)用于航空領(lǐng)域，能夠以更低的成本打印零部件，保證零件的性能，減少航空器攜帶的燃料。3D打印機(jī)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在打印移植器官。身體上的器官存在個體差異，應(yīng)用3D打印技術(shù)可結(jié)合患者的特點(diǎn)打印不同的器官。由于這種方式移植的器官能夠與患者的器官高度試配，排異反應(yīng)明顯減少。3D打印技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域能夠以較短的時間，更加便捷地打印建筑模型，模型的美觀性優(yōu)勢顯著。3D打印技術(shù)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用也十分普遍，利用3D打印的高精度特征，在軍工航空發(fā)動機(jī)和不同類型的武器裝備中均得以廣泛應(yīng)用。

2.3D打印的優(yōu)勢分析

傳統(tǒng)的打印技術(shù)打印的規(guī)模較大，價格較低，操作便捷，但是僅可實(shí)現(xiàn)常規(guī)打印功能，無法滿足用戶的個性化打印需求。3D打印技術(shù)便可根據(jù)用戶的需求提供私人化的打印服務(wù)。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為用戶提供私人訂制服務(wù)，滿足不同用戶群體的打印需求。

2.1模型制作更加便利

傳統(tǒng)的打印技術(shù)僅可以紙張作為打印的原材料，無法使用其他材料打印。3D打印技術(shù)可在更多領(lǐng)域發(fā)揮作用。3D打印技術(shù)既能夠打印辦公材料，又可打印不同的工業(yè)模型。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析結(jié)構(gòu)內(nèi)容，使用軟件創(chuàng)建模型，3D打印技術(shù)可打印出滿足型號要求的各類產(chǎn)品。

2.2智能化操作性能完善

3D打印技術(shù)促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)、CAD技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的深度融合。應(yīng)用該技術(shù)時，智能化特征尤為顯著，可充分利用計(jì)算機(jī)軟件及專業(yè)系統(tǒng)打印待打印內(nèi)容。該技術(shù)也是一種十分先進(jìn)的數(shù)字控制加工技術(shù)，在諸多環(huán)節(jié)均可實(shí)現(xiàn)智能化操作。工作人員僅需利用計(jì)算機(jī)便可完成打印任務(wù)。

2.3生態(tài)環(huán)保優(yōu)勢明顯

相比傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝，3D打印技術(shù)利用智能化的數(shù)字技術(shù)完成工藝品的結(jié)構(gòu)分析，選擇最經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方式進(jìn)行制作，避免原材料的損耗和浪費(fèi)。3D打印技術(shù)還可以使機(jī)械制造單位就近選擇生產(chǎn)材料，節(jié)省了運(yùn)輸方面的成本。

3.3D打印技術(shù)對機(jī)械制造自動化的影響

3.1提高經(jīng)濟(jì)收益，降低成本投入

現(xiàn)如今，我國機(jī)械制造和自動化生產(chǎn)行業(yè)的市場競爭呈現(xiàn)白熱化趨勢，企業(yè)若想不斷增強(qiáng)市場競爭力，則需采取有效措施實(shí)現(xiàn)技術(shù)的全面升級。機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)中需要投入較高的成本。同時，機(jī)械制造的過程中也需要先進(jìn)技術(shù)的支撐。工藝相對復(fù)雜的產(chǎn)品在制造的過程中會對技術(shù)的要求更為嚴(yán)格，因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中需要較高的費(fèi)用。而應(yīng)用3D打印技術(shù)便可整合生產(chǎn)中的諸多細(xì)節(jié)，有效降低生產(chǎn)制造中的成本投入。

在傳統(tǒng)的機(jī)械制造設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)工藝有待完善的產(chǎn)品，需返修或重新生產(chǎn)。部分產(chǎn)品也需要設(shè)計(jì)人員完成組裝環(huán)節(jié)，部分重要的零件需要較長的時間做好收集工作，因此，生產(chǎn)中易于出現(xiàn)零件不完整等問題，而且也會延長制造周期。

3D打印技術(shù)中的模型打印功能可在產(chǎn)品制造前期審核生產(chǎn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)測試。利用3D打印技術(shù)能夠合理簡化產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)過程，組裝流程也更加簡單。利用該生產(chǎn)模式一方面顯著提高了生產(chǎn)效率，另一方面也能夠更好地達(dá)成成本控制的既定目標(biāo)。傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)并不具備上述功能，而3D技術(shù)的先進(jìn)性減少了原材料消耗與浪費(fèi)，同時企業(yè)無需投入大量的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)費(fèi)用，生產(chǎn)制造的精度也隨之提升。

3.2提升工藝水平

3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，能夠豐富制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形式。傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員也可設(shè)計(jì)出高水平的產(chǎn)品，但是受技術(shù)水平的限制，很多設(shè)計(jì)理念不具備可行性。3D打印技術(shù)則能夠有效解決上述問題，可生產(chǎn)出很多傳統(tǒng)技術(shù)無法生產(chǎn)的產(chǎn)品。該技術(shù)可顯著提高機(jī)械制造業(yè)材料加工技術(shù)水平，生產(chǎn)工藝更為成熟，打破了傳統(tǒng)工藝的限制。

3.3增大制造空間的利用率

傳統(tǒng)的機(jī)械制造企業(yè)在產(chǎn)品加工的過程中以大體積模具作為主要的生產(chǎn)對象。模具制造中對生產(chǎn)空間的要求較高。該制造方式存在著十分明顯的問題，工作內(nèi)容較多，且流程繁瑣。工作人員在日常工作中需要承受巨大的工作壓力，長此以往，便逐漸失去了工作熱情，這也是企業(yè)生產(chǎn)效率顯著下降的主要因素。而利用3D打印技術(shù)后，工作人員的工作空間更加充足，工作壓力明顯減小，工作狀態(tài)也發(fā)生了較大的變化，企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會效益得到顯著提高。

3.4有效保證機(jī)械制造效率

3D打印技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，有利于控制企業(yè)的生產(chǎn)成本。產(chǎn)品制造的周期明顯縮短，生產(chǎn)難度隨之下降。員工的生產(chǎn)效率顯著提高，促進(jìn)了機(jī)械制造及自動化生產(chǎn)的發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)周期多為一天，而3D打印技術(shù)出現(xiàn)后，生產(chǎn)的時間明顯縮短，甚至在2個小時左右便可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)目標(biāo)。另外，該智能自動化生產(chǎn)模式所生產(chǎn)的產(chǎn)品參數(shù)準(zhǔn)確性較強(qiáng)，生產(chǎn)質(zhì)量明顯高于傳統(tǒng)的機(jī)械制造生產(chǎn)模式。

3.5完善機(jī)械制造及自動化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)建模技術(shù)是3D打印技術(shù)最為顯著的特征和優(yōu)勢，利用專業(yè)軟件可完成不同特征的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可不斷完善機(jī)械制造及生產(chǎn)狀態(tài)。相較于傳統(tǒng)的機(jī)械制造與生產(chǎn)流程，3D技術(shù)使生產(chǎn)作業(yè)發(fā)生了較大變化。如果3D打印技術(shù)能夠盡早普及，則傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)模式即將被更為先進(jìn)的技術(shù)替代。整機(jī)自動化生產(chǎn)是3D打印技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，盡管現(xiàn)階段無法大范圍推廣，在未來，該技術(shù)定會在更多領(lǐng)域發(fā)揮作用，并對機(jī)械制造自動化產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。利用3D打印設(shè)備能夠適度調(diào)節(jié)產(chǎn)品零件生產(chǎn)，這也是傳統(tǒng)制造加工中無法順利實(shí)現(xiàn)的功能。

4結(jié)束語

總而言之，3D打印技術(shù)由于自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢顯著，因此在多個行業(yè)均扮演著重要角色，機(jī)械制造行業(yè)也不例外。該技術(shù)極大地推動了機(jī)械自動化建設(shè)。在實(shí)踐研究的過程中充分展現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)的作用與價值，完善生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高機(jī)械制造效率，進(jìn)而推動機(jī)械制造及自動化行業(yè)的長遠(yuǎn)進(jìn)步。

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