3D 打印技术在机械自动化领域应用探究

黄浩

摘要：近几年来，在机械制造自动化中涌现了不少的新兴技术，这其中不仅仅包括一些新兴的智能机电一体化技术，也包括3D打印技术，其作为一种新兴的增材制造方式，在机械制造领域中发挥了巨大的价值，特别是能够节约能耗，而且提高机械制造产品的精准度，因此在一定程度上推动了机械制造自动化的技术革新。基于此，本文将会重点对3D打印技术在机械自动化的影响与应用进行比较深入的研究。

关键词：3D打印；机械自动化；机械自动化技术

3D 打印技术是一种快速成型技术，其类似于传统打印技术，但是最大的区别在于其打印原理是基于3D层面的成型技术，其能够将一些3D工业设计图纸直接形成产品，特别适合于样品研发、试样制造等过程，其精准度较高，且效率也比较高，因此在机械制造自动化领域得到了人们足够的重视。当然，由于该技术是一门新兴类技术类别，因此在应用过程中仍然会遇到一些难以解决的问题，因此该技术仍然有一定的完善空间，本文将会重点对3D打印技术在机械自动化领域的实践价值进行有效分析。

一、3D打印技术对机械自动化的影响

当前，3D打印技术对机械自动化产生了一定的积极影响作用，特别是拥有3D打印技术之后，可以让机械制造过程变得更为简单、便捷，实现了高效化、集约化，因此这也足以说明3D打印技术将会具有非常广阔的发展空间。本文认为目前3D打印技术对机械自动化的影响主要集中在以下几个方面：

第一，能够实现复杂零件的高效生产。3D打印技术在产品制造过程中，流程更为简便化，只需要输入图纸，3D打印设备将会实现高效的自动生产，这样就能够促使一些比较复杂的零件也能够实现高效的生产，相比于一些传统的机械制造方式，3D打印技术将会进一步提高产品的精准度。

第二，随着科学技术的发展，3D打印技术的材料成本将相对较低，甚至一部分3D打印材料是可以回收利用的，从而大大降低了机械制造的材料成本，也大大的降低了3D打印技术的运行成本。

第三，将三维打印技术应用于机械制造领域，进一步实现了制造过程自动化的目标，从而节约了人力资源成本。三维打印技术虽然在机械制造自动化领域有很大的优势，但其缺点是明显的。一是使用3D打印技术容易造成印刷过程中的环境污染，主要指的是一些油墨污染等，二是在使用与3D打印技术相匹配的材料进行打印时，由于材料属性的局限性，可能会造成产品的稳定性得不到保障。当然，随着3D打印技术的革新发展，这些问题一定会得到合理的解决。

二、基于 3D 打印技术分析机械制造自动化的革新路径

（一）创新的机械设计理念

在机械制造过程中，传统意义的机械制造，往往需要比较繁杂的过程，特别是在机械设计中要充分的考虑到机械加工过程中的实际问题，比如对于一些复杂零件的加工，需要合理的设置出相对稳定的夹具结构，并且需要选择合适的人力、设备，才能够完成某一零件的加工。但是基于3D打印技术的机械自动化则可以合理的解决这一问题，利用3D打印技术进行产品制造时，只需要把产品图纸、三维造型图直接输入3D打印机，其就能够自动的实现零件的加工，并且由于3D打印技术是基于成像原理，其制造误差相对较小，能够在一定程度上保证加工零件的精度与稳定性。

此外，在机械设计中，相对复杂的机械结构中，往往包含了较多零散的机械零件，机械设计工作人员，在进行机械产品设计过程中，往往需要认真的考虑各个零散机械部件的零件的加工方式，并且需要考虑到加工误差的影响，但基于3D打印技术，加工流程相对于传统的数控自动化加工，效率更好，且误差精度控制的也更为合理，几乎能够达到设计人员的理想状态。

（二）高效的制造生产流程

当前3D打印技术的实现过程主要原理为：一是粘结剂喷射与材料喷射为主的加工方式，即将粉末状的材料与粘合剂装入3D打印机中，然后在进行凝固，最终依靠于智能电脑强大的数据处理能力，按照输入的3D模型图进行打印，最终形成稳定性较好的产品，这种情况打印方式往往比较解决材料。另外一种方式是熔融沉积打印技术的实现，即在绘图软件输入计算机中后，计算机对零件的3D模型进行信息处理，然后在将处理后的数据传输到3D打印机中，此时3D打印机会依据计算机输入的数据信息，先打印出一层厚度较薄的平面，待平面冷区凝固之后，在进行重复性的堆积打印，直到所制造的3D模型与图纸相符。

在传统的机械加工领域中，零件加工过程多是采用数控加工技术来完成，整个过程采用柔性自动化生产线来完成，同时在加工过程中，根据零件的复杂程度不同，加工数据要求不同，零件可能会设计到重复装夹，这样一来，不仅降低了生产速度，同时也很难保证加工的精度。基于对3D打印技术的自动化加工的实现技术进行研究中吗，可以发现，3D打印技术可以更合理的保证加工效率与加工质量，其整个过程是完全根据图纸信息来完成，整个加工过程实现了高度的自动化。

三、3D打印的应用前景与发展趋势

随着3D打印技术研究的不断深入，其应用广度越来越高，同时3D打印的精度也在不断的提升，一些高效的、低耗能的3D打印技术已经广泛的应用于各个行业，当前3D打印技术主要被用于制造一些拥有高精度要求的机械零件加工，其主要的应用前景包括以下几个领域：

（1）航空航天领域

在航空航天领域，大多数的零部件要求具有较高的精度，并且也对零件具有轻便化的要求。采用3D打印技术，能够实现航空航天领域部分零件制造流程的创新，能够提高一些精密零件的加工精度，从而能够进一步保障该领域的零件制造质量的稳定性。

（2）医疗器械领域

在医疗领域，同样需要一些精密的耗材，基于3D打印技術，不仅能够确保医疗器械耗材的制造精度，同时也能够进一步降低医疗耗材的制造成本。特别是在器官移植领域中，采用3D技术有针对性的额进行器官打印，可以有效的避免器官移植后的排异反应。

总之，3D打印技术特别适用于高新技术领域，可以有效的缩短一些机械类产品的试验周期，并且适合于一些精度较高的机械加工，其未来的发展前景必将会极为广阔，广泛的应用于机械加工领域，并可能有效的弥补传统加工技术上的不足。

四、总结

随着机械制造技术的不断发展，3D 打印技术将得到更快更好的发展，将会应用于更多的领域与行业，同时随着 3D 打印技术的提升，3D 打印的精度更高速度更快，3D 将会被更多的应用于机械自动化领域，同时也将会对机械自动化领域产生更大的影响，也将带领机械自动化向更高的领域发展。

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