3D打印技术在机械制造领域中的应用分析

罗海涛

摘要：随着科技技术的不断发展，机械制造行业也进行了符合社会发展需求的技术更新。其中，3D打印技术作为时下各项高新技术的集成者，为当前机械制造行业带来了更精准的工艺，与更高效的生产执行。本文首先简单叙述了3D打印技术原理、其次分析了3D打印技术对机械设计制造业的影响，最后列举了3D打印技术在机械设计制造领域中的有效应用，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：3D打印技术;机械制造;应用

引言：

3D打印技术融合了光学、电气、液压及计算机技术的应用，是当前投入各项制造领域的素材快速成型技术。因当前机械制造生产有着量大及高效生产的需求，3D打印技术的应用投入可通过其较高的材料利用率，大幅度缩短各部件生产周期。因此，本文对3D打印技术在机械制造领域中的应用进行分析，具有重要的意义。

一、3D打印技术原理

首先，是三维成型的3D打印原理，此类原理是将存有粉末状的原料存放桶传送打印，并在加工平台上进行滚筒碾压，将原料碾压至薄层，并根据需要打印的成品形状进行固定形状的喷涂，分装原材料和粘合剂可在喷涂期间形成快速融合，每“打印”好一層，升降工作台会自动往下移位。期间喷涂设备和升降工作台会通过适当的旋转和移动进行目标塑形，经过循环往复的喷涂工作后，会在一段时间后形成最终成品。工序完成后，机器会自动去除多余未固化原料粉末。

其次，是熔融固化的3D打印原理，是当前3D打印技术应用最为广泛的操作。此类原理为优先在电脑程序中设置出打印路线，并在供丝装置运动路径中加工平面喷出的每层剖面，此时丝状原材料在工作台中堆积，进而通过冷却后汇聚成很薄的三维剖面薄片，在后续的往复工作中，此类丝状原料依旧会根据需求层层喷涂叠加，进而在成果速成后停止相关工作[1]。

二、3D打印技术对机械设计制造业的影响

3D打印技术可有效推动机械设计技术的创新发展。在过往的机械设计中，部分存在设计理念中的产品因资金配比及合理化原因，无法实现设计部件的单个生产，进而应用组装不同设计的样品，而多数应用计算机技术进行模型展示。虚拟模型往往不能全面、具象地展示此类部件在其中的应用，现今3D打印技术可实现各种小型部件的及时打印，在设计创新方面提供了更多的可行性。设计人员可在实物打印出来后，通过对其观察和应用，进行与之相关的更多功能及灵感要素的发掘，进而不断完善当前设计，得出更加高质的产品设计成果。

3D打印技术可缓解当前机械制造产业资源过耗的问题。部分产品存在因需求不同，而存在多规格，及多种原料应用的情况。但传统的机械生产因流水线工作特性，往往仅能实现大批量生产。如遭遇单规格货物需求量较少情况，其必然会导致货物堆积，进而引发资源过耗的情况。现今3D打印技术可根据客户需求进行较短周期的定量生产，其产量控制具有较高的自由度，且效率较高，能有效缓解上述资源过耗问题[2]。

三、3D打印技术在机械设计制造领域中的应用

改变传统设计理念

在传统的机械部件的生产工作中，往往需牵涉到多项人力、物力，其机械部件设计的精密性，各项资源的完备性及工作人员安排调度的合理性均要考虑。且为迎合发展，企业对设计工作的质量和效率要求较高，参照其中一系列的安排，企业势必无法长期支持此种模式的机械设计工作。3D打印技术的出现，实现了少量部件设计的有效制作，其工作仅需单人即可完成。其工作可由设计师亲自经手，避免了多个部门参与汇报所带来的时间消耗，和可能存在的信息传递差异。3D打印技术极大地便捷了设计流程中部件实体化的生产工作，且实体的应用范围可通过原材料的选择进行多种方向的拓展，由此可有效开拓设计师的创新思想，进而同时保证了机械设计工作的高质和高效。

提升产品开发速度

在当前机械制造行业中，产品开发对企业的长期发展有着至关重要的作用。在开发中势必涉及到多种结构及原材料的应用，此类产品通过了“设计大关”，但仍要到相关部门进行市场检验。传统开发工作往往需要通过多个部门的审批才能进行单个产品的整体样品生产，现通过3D打印技术，可在人力、物力低耗的状态下进行单个样品的生产，生产过程中需注意样品应与成品生产要求一致。如此类样品送达后未通过安全检测，可直接根据市场要求转变设计思路和原材料应用。企业亦可利用此优势，将多个开发成果送抵机构，进行高效的产品开发检测。由此可见，3D打印技术的应用亦提升了机械产品的开发速率[3]。

四、机械制造产业中3D打印技术的未来发展趋势

生态化

3D打印技术合理减少了部分机械制造中的材料消耗，并在其中逐渐尝试融入多项环保材料的应用，此类举措能有效帮助企业实现生态化环保生产。如在生产应用期间发现高质量环保材料，可在行业大范围推广，进而为国家环境保护建设作出相应的贡献。

定制化

随着我国经济飞速发展，人们生活水平的提高，更多机械产品将朝着迎合单个用户需求的发展方向进发。此类定制化的发展需依靠3D打印技术实现，不仅能在多次打印中具象实现用户设计思路，更可高效低耗地完成相关工作，提升用户体验。

智能化

3D打印技术在机械制造产业中积累了大量的应用经验，未来亦可能实现较为智能化的机械生产，从“打印技术”逐渐演变为“生产技术”，通过优先实行打印，随后进行简单的部件拼装，进而实现相对连贯的产品“塑成”。同时，通过网络技术，可收集各方资料对此类应用进行不断完善，最终实现3D打印技术的机械生产智能化。

结论：总的来说，为满足机械制造行业对少量小部件生产的实现，企业应积极应用3D打印技术改变传统设计理念，提升产品开发速度，进而实现该技术在零件制造中的价值。同时，我国企业应适当借鉴外国3D打印技术的使用经验，并对此类技术的发展趋势进行掌握，进而保证当前生产应用技术与世界顶尖技术的水平同步。

参考文献：

[1]黄启新.3D打印技术在机械制造领域中的应用简析[J].幸福生活指南， 2018， 000（020）：1-1.

[2]杜胤民.3D打印技术在机械制造领域中的作用[J].儿童大世界（下半月）， 2019， 000（003）：86.

[3]姜利华.3D打印技术在机械制造自动化中的应用[J].现代信息科技， 2019， 003（019）：P.175-176.

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