3D打印在机械上的应用

刘丹+程硕

摘 要：现在的机械设计产品中，很多复杂且小的零件，不易加工。或者需要开模的件，小而精的零件等。这些件的统一特点是，做工较复杂，但却不可或缺，开模等加工成本很高。且由于大部分是实验件，加工的量不大，且不能保证一次就可达到设计的要求，后续还要经过大量的更改，模具、加工等的费用大大的增加。尤其是航空零件，因著所用材料等的不同，成本的消耗更是巨大。而3D打印机的出现，却很好地解决了这些方面的问题，且价格便宜，在成本上有了大大降低。

关键词：机械设计；零件；3D打印

1 机械设计

机械制计绘制，从最开始的手绘制图，后电脑的引进，技术人员开始了在电脑上进行绘制。CAXA/CAD等软件的引进大大提高了设计人员的水平，也进一步提高了图纸的质量及加工的精度。

但CAXA/CAD等软件，只是平面制图，零件之间的配合上，只能靠图纸的相互重叠。更有复杂但细小的件之间的配合，却是很难细致，以至于零件间的配合出现了很大的问题。

3D制图软件的引进，以其立体的适合感，设计方案的直观性，被受广大设计者的喜爱。是以，Pro/Engineer、solidworks等软件，被现下的机械设计者普通采用。但由于加工的图纸依然是平面图纸的加工，所以设计好的零部件还一样进行加工。有时，零部件太小，导致加工很复杂。

图1所示零件，为产品机械结构中的一个小零件。此零件的纵向高度为12毫米，不大，结构还比较复杂。机械加工十分费时，纵然是数控机床加工，加工的编程也很是费时。而且实验件也只能加工一两个，机械加工费时费力很不值得。

其次，此件很小，成型的产品材质为树脂。所以，一般的加工厂家会建议开模来做。但由于此产品不可能一次成型，要经过大量的实验，是以模具的设计不可能一次就完成。而开一次模的费用，将非常大。

2 3D打印

3D打印技术的现世，被誉为第三次工业革命的开始，以其独特的技术迅速抢占各大头条。3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末金属或塑料等可粘性材料，通过喷头或者激光束堆叠而成，FDM（熔融沉积成型）技术或SLA（立体光固化成型法）等技术。

随着3D打印技术的提高，现下的FDM技术已有很大的提高，且激光技术的加入，更进一步提高加工的精度。现下，大部分工业级的3D打印机，基本上都采SLA（光固化成型法）等加工方法。

3 样件

现下一般的3D打印机均可在现实中购买，且我国3D打印技术在国际上，已有相当的知名度。当我们运用三维软件将机械零部件建模好后，在三维软件中将建好模的零件以stl格式进行存档。3D打印机与电脑连档后，会对所识别的模型进行打印，如图2所示。

打印出来的件，经过测量，与所要求的件，尺寸、配合等，都做得很好。而且通过这些零件，可以看出这个结构及此零件相关的尺寸，是否对所做产品的贴合度更高。而且用3D打印机打印出来的件，用料不多，成本上大大降低。

4 结束语

3D打印机的现世，给广大设计者提供了很多的方便。但现下的价格有些高，一般的家庭可能承受上有些问题。且技术上的高要求，距离普通人的生活，还有些远。但对于设计生产而言，其便利的方式，及价格，却是很受欢迎。相信不久的将来，3D打印在机械上的应用将会越来越多。

参考文献

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[3]王灿才.3D打印的发展现状分析[J].丝网印刷，2012（09）.