3D打印技术与传统制造技术的分析与对比

纪海峰

摘要：3D打印技术作为新兴技术，已经进入到现代社会的生产和生活之中，并快速发展和应用。通过调查和研究对传统制造技术和3D打印技术进行了介绍，将两者的优缺点进行系统的分析和对比，并展望了3D打印技术未来的发展趋势，对了解3D打印技术具有一定的指导作用。

关键词：传统制造技术；3D打印技术；技术对比

中图分类号：TH14文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.002

Analysis and Comparison of 3D Printing Technology and Traditional Manufacturing Technology

JI Haifeng

（Liaoning Building of Career Academy， Liaoyang 111000， China）

Abstract：As an emerging technology， 3D printing technology has entered the production and life of modern society and has been rapidly developed and applied. This paper introduces traditional manufacturing technology and 3D printing technology through investigation and research， compares the advantages and disadvantages of the two systems and compares them systematically， and looks forward to the future development of 3D printing technology. It has certain guidance for understanding 3D printing technology. effect.

Keywords：traditional manufacturing technology；3D print；technical comparison

0引言

3D打印（Three Dimension Printing，3DP）技術，是一种快速成型技术，又称增材制造技术。它是一种以数字化模型文件为基础，运用粉末状塑料、金属或可粘合材料，通过逐层打印的方法来构建物体的技术[1]。与传统的去除材料的加工制造技术相比，3D打印技术作为一种全新的制造技术，随着计算机辅助设计（CAD）技术的成熟与推广，3D打印技术也日趋完善。3D打印技术作为一种新兴且实用的技术，目前已经得到广泛的应用。本文主要对3D打印技术与传统制造技术的不同进行分析与探讨。

1传统制造技术

在机械行业中，以车、铣、刨、磨和模具生产等传统的去除材料加工为代表的制造业生产方式至今仍在沿用，虽然目前均已使用数控系统对原有机床进行升级和革新，但是员工的个人操作技术因素还是对生产质量有一定的影响，而使用模具来生产零部件的生产模式至今还在广泛大面积的应用。以上两种典型的生产制造方式都存在工作环境差，生产周期较长、制造成本高，对员工个人技术要求较高等多种因素，这些因素的存在使得传统制造技术与现代化快节奏的社会需求模式不相适应。

23D打印技术

3D打印技术的起源可以追溯到19世纪末的美国，其在行业内的学名为“快速成型技术”，但是由于仅仅是一次单纯的打印，其昂贵价格就已经让此项技术只能是面向一些企业级的用户，所以一直只在行业内小范围的群体里传播。直到20世纪80年代才出现成熟的技术方案并逐渐被业界关注。3D打印技术，与传统的去除材料加工技术不同，它是一种增材制造技术，也是一种快速成形技术，其主要是以数字模型文件作为加工生产的依据，运用特殊蜡材、塑料或粉末状金属等可粘合材料，将分层打印的物质用粘合材料来进行连接和加固，从而实现生产制造三维物体的目的。

33D打印技术与传统制造技术对比

3.1生产制造流程对比

传统的制造技术有一整套严格严密的生产加工制造流程。首先是进行概念设计，随后进行外观和结构设计，接下来是图纸设计（目前均已使用CAD技术进行辅助设计），随后工作人员按照图纸使用数控机床来对零件进行加工，最后生成产品。如果所生产的产品是塑料等非金属产品，还需进行模具设计，试模成功后方可进行大量生产。而且整个流程对操作者的专业技术知识要求非常高，如有一处环节产生问题，则会影响后续的很多相应环节，属于刚性生产，同时生产加工的环境比较恶劣。

而3D打印技术的流程则十分简单，首先使用计算机进行辅助设计（CAD设计），随后将数据传入3D打印机，进行简单的设置，完成打印后即可得到所加工产品，与传统的制造技术相比，3D打印技术由于操作简单，对操作者专业知识要求不高，而生产过程简单，生产的产品多样化，生产方式灵活，且工作环境良好，由于其可以达到无图纸设计、生产方式较环保的特点，所以得到广泛的关注。下图是传统制造技术最基本的操作流程与3D打印技术的操作流程对比。

图操作流程对比

3.2综合技术对比

传统制造技术目前已经比较完善，可以满足绝大多数行业的要求。同时，传统制造技术也在升级转型，由原有的传统制造技术向现代制造技术进行转化和融合，但是传统制造技术的生产模式也在现代制造技术中有很多的体现，例如生产效率低，制造成本较高；劳动强度大，加工人员众多；加工周转次数频繁，生产工序众多；工作环境较差并具有危险性；废品率较高、对材料有较多浪费等。

而3D打印技术有以下特点：第一，无图纸设计，可以利用先进的数字化建模软件进行前期的模型设计，利用CAD 模型直接驱动，实现实体零件数字化[2]；第二，材料利用率较高，无需加工前对毛坯进行处理；第三，无需大型的自动化生产线，无需固定的生产制造车间，降低生产成本；第四，无需传统的切削刀具、固定夹具、加工机床或模具，可直接按照模型数据生成实物产品，简单方便灵活，从而有效地缩短了产品研发周期；第五，能够将采用传统方法制造不便的复杂零件或产品，轻松的制造出来；第六，加工生产环境安全无污染。以上是其特点的分析，可以看出3D打印技术相比传统制造技术，优势明显。下表是3D打印技术与传统制造技术各项的综合对比。

4.13D打印技术目前的技术缺点

虽然3D打印技术有着诸多的优势，但是其自身也存在着一些亟需改善的缺点。在当下使用3D打印技术制造单件或小批量的产品，成本比较昂贵，这是由于在目前，打印材料仍然主要局限于塑料、石膏、树脂、陶瓷、砂和金属等，所以能用于3D打印的材料则显得非常有限，同时用于增材制造的材料研发难度较大、而使用量却不大等因素，导致3D打印制造在现阶段成本较高；由于3D打印技术属于增材制造，在加工制造中采用的是逐层制造，层与层之间是粘合叠加的方式来生成产品，所以导致产品或零件的外观精度（如尺寸精度、形状精度和表面粗糙度等）、物理性能（如强度、刚度、耐疲劳性等）和自身化学性能等重要指标均无法达到传统制造技术所生产的产品质量和性能。所以目前使用3D打印技术制造出来的产品多为工艺品、玩具或试验件居多，无法替代传统制造业产品。

4.23D打印技术未来展望

3D打印技术是一种全新的生产制造技术，随着关键技术的突破，将会被越来越多的人或行业接受和认可，也会在今后的多个领域得到大范围的应用[3，4]。目前已经实现金属材料的3D打印，国外一些国家已经使用3D打印机进行医学辅助器官的打印尝试，例如美国明尼苏达大学研究人员正在尝试使用3D打印技术制出生物工程脊髓、多伦多大学研究人员正在尝试生物3D打印机打印出复杂血管组织等；还有很多行业和领域例如建筑、教育、制造业、航空航天和人工智能等都在致力于3D打印技术的研究。由此可见，未来会有更多的行业和领域应用3D打印技术，相信随着技术的不断进步，很多相关问题都会得到解决，也会有更多的人接受和使用3D打印技术制造出来的产品。

5结论

综上所述，可以看出传统制造技术经过数百年几代人的研究、应用和发展，已经积累了非常丰富的生产制造经验，具有完善的标准体系，当然其也有着很多的缺点和需要改进的地方，但很长一段时间内，传统的制造技术仍然是无法完全被替代的。3D打印技术作为新兴技术，非常适合目前快节奏、需求多和发展迅速的社会使用，但是目前3D打印技术还处在由研究向工业应用转化的阶段，如果想要真正的解决现今多样化和复杂化的产品需求和生产制造的需要，还有很长的一段路要走，还有很多的关键技术（例如新型打印材料的研发）要突破。

参考文献：

[1]官云琴. 3D打印技术在三维建模课程中的应用[J].西部素质教育，2018（6）：169.

[2]姚清. 3D打印技术对机械制造业的影响分析[J]. 中国新技术新产品，2018（18）：13.

[3]刘玥濮.3D打印技術应用前景展望[J].计算机应用工程技术，2018（7）：21.

[4]程俊廷，张怿，卢建军.浅谈3D打印技术的应用与发展[J]. 机电信息，2018（9）：97.

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