3d打印对机械制造及自动化的影响分析

李智丽 朱晓培

摘 要：随着科学技术的迅速发展，机械制造及自动化技术均得到了迅猛发展。在机械制造及自动化技术发展过程中，3d打印技术为机械制造及自动化提供了强大的科技基础，同时机械制造行业为3d打印技术的应用提供了广阔的发展市场。本文主要针对3d打印对机械制造及自动化的影响进行深入分析，阐述了3d打印等现代化技术的作用。

关键词：3d打印；机械制造；自动化

3d打印技术作为制造技术的改革创新，是一种快速形成模型的技术，这种技术结合了计算机、电气自动化和材料学等专业学科。随着技术的愈发成熟，在机械制造行业得到大量应用，可以缩短产品生产时间，充分利用生产材料，让机械制造与工业生产变得更加方便、快捷，同时3d打印技术为企业带来了经济效益。

本文阐述了3d打印对机械制造及自动化的影响，为3d打印技术对机械制造行业的影响和发展趋势提供参考。

1 3d打印技术的基本概述和应用

3d打印技术最早出现在20世纪90年代中期，是一种快速成型技术，它是利用数字模型为基础，借助数字技术打印机来进行打印制造的，打印机内装有液体、粉末状金属、塑料等打印材料，通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印，最终形成了实物。在3d打印中融入了CAD和计算机动画建模、车床数控、尺度测量和激光扫描等一系列专业学科。

3d打印技术主要有这样几个特点：

1）产品制造成数字模型，利用CAD等建模软件和测量软件把产品的结构数据化，根据与实物的比例进行加工制造，最终形成了一个个机械零件。

2）维度逐级递增，在3d打印技术下，把一些立体结构的物体转化为平面物体，然后把二维结构的物体逐级累加，最终形成三维结构的物体，通过这种方式，可以把复杂结构简化，使制造变得容易控制。

3）一些复杂的部件可以直接打印制造出来，不需要由多个零件组装，减少了制造流程。

在3d打印中最常用的是SLA 光固化打印技术，主要是利用紫外线在液态光敏树脂的表面进行加工，在它的表面形成一个薄层，然后逐层进行加工，这种工艺的优点就是原料使用率比较高，能够达到100%，不会造成浪费，尺寸精确度比较高，达到正负0.1毫米，可以用来制作一些结构复杂，要求高的物件；但是也有缺点，就是生产成本比较昂贵，在太阳光的照射下容易发生解体。

SLS 激光烧结技术也是3d打印中比较常用的技术，这种技术使用的原材料是金属粉末，可以直接制造金属部件，使用激光束扫描覆有机粘结剂的金属粉末，从而得到零件的金属框架，然后进行高温烧筑、金属浸润和热等静压等一系列处理工作，融解有机粘结剂，在金属框架中填充一些金属液体材料，得到金属零件。这种技术的优点在于零件的强度高，打印简单，机械性能强。但也有相关的缺点，就是金属粉末比较散，烧结时无法保证金属部件的精确性，而且生产设备价格昂贵。

目前，3d打印技术应用发展非常广泛，该技术在珠宝，服装，机械制造，建筑，工程和施工（AEC），汽车零配件，航空航天机器部件，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，枪支以及其他领域都有所应用。

2 机械制造及自动化的发展情况

在机械制造生产的过程中，当今机械制造业和多项先进的现代化技术紧密相连，它属于一项系统化的制造工程，这些现代化技术包括：机械制造技术、计算机技术、现代传感技术、自动化生产技术和信息技术，同时对产品材料、工艺也采用了现代化科技手段，需要借助机械设备和计算机进行自动化操作处理。

机械制造操作主要是对产品生产制造的一个过程，重点在于完善生产对象的相关尺寸、形状、位置和质量等方面，使产品胚胎变成成品或者半产品，所以在机械制造过程中，产品的加工技术尤为重要，现代化产品对产品的制造精度越来越高，所以在机械制造过程中，应用3d打印技术对提高产品的生产效率有着重要作用，在机械制造及自动化中运用3d打印技术具备很好的发展趋势。

3 3d打印技术对机械制造及自动化的影响

3.1 3d打印技术对机械制造及自动化的正面影响

改变了传统机械制造技术，让机械制造变得更加简单方便，3d打印可以直接打印出来所需要的复杂结构机械部件，减少了生产制造步骤，提高了机械制造效率。在传统的机械制造生产车间中。有很多条生产流水线，机器和各种工人数量非常多，运用3d打印技术之后，只需要一些固定的技术人员和设备就可以完成机械制造工作，这些工人和机器必将被淘汰，从而为企业节省了生产成本。

3.2 3d打印技术对机械制造及自动化的负面影响

3d打印技术中所用到的一些粉尘材料和塑料，污染性非常大，严重威胁着人们的身体健康。3d打印的零部件虽然比较精致，但是在耐用性方面略有不足，而且会导致市场上出现大量山寨仿制品，严重影响了一些企业的商品利益。这项技术运用还不够成熟，有一些结构比较复杂的物体，由于材料不同，很难一次性打印出来，每次需要装载不同的材料分开打印，然后进行组装。

4 结语

通过以上3d打印对机械制造及自动化的影响分析得知，虽然3d打印技术对于机械制造及自动化有着很多优点，但也有一些不可忽视的负面影响。为了顺应科学技术的发展和时代的进步，必须不断改进和完善机械制造及自动化技术，合理运用3d打印技术，让3d打印技术更好地为我国的机械制造业提供服务。

参考文献：

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[2] 董晓东，李天柱，金玉然.3D打印技术的管理特征及企业发展思路[J].技术经济与管理研究，2015，05：64-69.

[3] 伍倪燕，廖璘志，傅贵兴，王渝平.3D打印技术对模具制造技术的影响分析[J].模具制造，2014，10：86-88.

作者简介：李智丽（1984-），女，青海海西人，机械工程硕士，讲师，助理工程师，研究方向：机械工程技术、控制技术、模具设计与制造；朱晓培（1985-），男，湖北枝江人，机械工程硕士，讲师，高级电工，湖北三峡职业技术学院教师，研究方向：机械设计基础、机械制造技术。