在机械制造领域中3D打印技术的应用探微

伊鹏　卢阳

【摘 要】我国科技水平的不断提高，为机械制造行业的快速发展提供了机会，与此同时，也增加了机械制造行业发展的难度。为了推动机械制造行业持续发展，在其中应用了3D打印技术，此技术集电气、计算机以及光学等先进的技术于一体，具有利用率高，并且成型速度快等特点，由此可以看成，3D打印技术是非常先进的。因此，在机械制造领域中应用3D打印技术，对促进机械制造行业更好地发展有着不容忽视的作用。本文对机械制造领域中3D打印技术的应用进行了深入地研究，并阐述了自己的见解，希望可以为相关人员更好地应用3D打印技术提供一点帮助。

【关键词】机械制造领域；3D打印技术；应用

近些年来，我国机械制造行业迎来了发展的繁荣时期，为了推动其更好地发展，应用了3D打印技术，由于我国应用此技术的时间比较短，所以应用过程中还存在一些问题，只有采取有效的措施解决问题，将3D打印技术的应用和实际情况结合在一起，才能充分发挥3D打印技术的作用，推动机械制造行业稳定的发展。

1 对3D打印技术的发展历程进行概述

世界上的第一台3D打印设备是在1984年现世的，在这之后，3D打印技术已经经历了30多年的发展，在社会中的影响力越来越大。3D打印设备在1991年实现了商业化的转变，在1996年，3D打印机成功问世。我国的第一台3D打印设备是在1994年问世的，此设备具有知识产权，构造此设备的材料主要有聚丙烯塑料以及塑料粉末状物，其应用范围越来越广泛，已经成功的在航天产品、医疗器械以及汽车生产中应用[1]。

2 增材制造原理

3D打印技术增材制造原理就是以纵向坐标为基础，将设计出三维模型的产品进行平面划分，对其进行划分主要应用的是三维仿真软件，与此同时，还应该应用叠加成形以及分层加工两者相结合的方法来生成3D实体，进而制作出模型。3D打印机的工作原理有以下几方面，以下是对原理的具体分析：

第一，三维成形原理。此原理在3D打印机中的应用主要体现在将适当数量的材料粉末放置在存放桶中，然后经由存放桶将其运输出去，当粉末运输到加工台上之后，需要使用滚筒对其进行碾压，使其形成薄薄的一层，在这之后，在想要进行打印的地方喷射粘合剂。粉末和粘合剂相遇，就会非常快速的凝固，在这种情况下，当打印完成一层之后，打印机自身的程序设定就会启动，降低距离，再根据设定的值循环的进行打印，直至打印结束[2]。

第二，熔融固化技术。熔融固化技术是3D打印机的工作原理，在应用此技术进行工作的过程中，需要遵循以下步骤：首先，工作人员需要先将三维实体模型的相关数据全部传输到对3D打印机进行程序控制的计算机程序中，然后计算机控制程序就会根据已经设定好的程序，自动设定好打印工作的具体路线。其次，3D打印机在计算机的控制下，可以按照已经设定好的打印路线在需要进行加工的平面上进行剖面喷射工作，在此基础上，供丝装置需要将呈现出丝状的原材料送到正在进行打印工作的喷头的前面，在这个时候，已经被溶解的原材料就会被喷头喷射出来，在工作台上进行凝聚。再次，在工作台上进行凝聚工作的已经被溶解的材料，需要利用冷却装置来对其进行冷却，在冷却之后，这些材料就可以形成三维实体剖面薄片，这样就可以通过薄片看出需要进行实体加工的剖面轮廓。最后，在计算机程序的控制下，喷射工作会持续的进行，工作台平面的高度可以由计算机控制程序来适当的调整，直到三维实体模型符合计算机程序中的要求，3D打印机的打印工作才能停止[3]。

3 3D打印技术在机械制造领域中的具体应用

所谓的3D打印技术，就是指增材制造，此技术就是通过将材料进行叠加的方式来使工作台的高度进行调整，然后将零部件从虚拟的状态中制作出来，使其变成实体，真实的展现在人们面前，此技术较零部件加工方法相比更具优势，因此，在机械制造领域中应用3D打印技术，取得了较为显著的效果，促进了机械制造行业的进一步发展。本文对3D打印技术在机械制造领域中的具体应用进行了深入地分析，内容如下：

3.1 机械产品的开发速度有了明显的提高

在机械制造行业中，生产产品是非常重要的一个环节，在应用传统的零部件加工方法生产产品的时候，不仅耗费的时间长，还需要很多的设备来进行辅助，比如说需要工装夹具以及机床等，而且，还需要大量的人力劳动，此种情况使得产品的生产速度很慢，而且生产出的产品有可能已经不符合市场需求，另外，应用传统零部件方法生产出的产品，还需要进行市场检验，根据检验的结果对产品进行改正，这样就延长了产品的生产周期，对机械制造行业的发展有着不利的影响[4]。3D打印技术在机械制造行业中的应用，大大提高了产品的开发速度，而且应用此技术生产出的产品，基本是符合市场需求的，不需要耗费大量的时间对其进行修改，其质量是有保证的。

3.2 转变了传统的设计理念

传统的零部件加工方法，对机械制造企业的内部结构有着较高的要求，企业必须设置很多结构才能将产品生产出来，这样就使得企业的经济效益下降，长此以往，企业的发展就会受到局限，甚至是破产。3D打印技术在机械制造行业中的应用，有效的解决了此问题，3D打印技术在制造产品的过程中，不需要大量的人力资源，可以依靠自身完成生产工作，而且加工出的零部件的稳定性和集成度有了显著的提升，此技术的应用，在极大程度上简化了零部件的设计和加工过程，使企业可以获取高额的经济利益。

比如说：航空类零部件对产品的要求非常高，不仅需要其具有较高的稳定性，还需要其小批量的生产，另外，航空类零部件的形状有很多种，不同形状对生产的要求不同，这些特点都增加了加工的难度。应用传统的零部件加工方法，需要有300多个零件组成，但应用3D打印技术，只需要三个零件就可以完成加工工作，并且零部件的质量和稳定性还可以得到保障[5]。由此可以看出，在机械制造行业中应用3D打印技术，对推动机械制造行业的快速发展有着重要的意义。

4 结束语

综上所述，在机械制造行业中应用3D打印技术，可以促进机械制造行业更好地发展。因此，相关部门还需要继续研究3D打印技术，只有提高技术水平，在机械制造行业中更好地应用此技术，才能充分地发挥其作用，为机械制造行业的发展贡献一份力量。

【参考文献】

[1]孙亮，石鑫.3D打印技术的应用与发展[J].浙江水利水电学院学报，2015，27（2）：66-69.

[2]封会娟，闫旭，唐彦峰，等.3D打印技术综述[J].数字技术与应用，2014（9）：202-203.

[3]《改革与开放》编辑部.创新驱动，两化融合；3D引领，应用先行——3D打印：新技术、新应用、新模式峰会[J].改革与开放，2015（1）：2，4.

[4]王春净，夏成宝，叶达飞，等.3D打印技术：如何颠覆传统制造业[J].机械制造，2014，52（3）：88-89.

[5]卞正岗.机械制造自动化与仪器仪表制造自动化的发展——快速成型系统及3D打印机[J].中国仪器仪表，2013（8）：19-22.

[责任编辑：杨玉洁]