3D打印技术在机械自动化领域的应用

王智昊

进入21世紀后随着科技水平的不断发展，3D建模软件和3D打印技术得到了快速发展，同时由于3D打印使用方面，精度高等诸多优点被广泛的使用到多种领域，更是对机械自动化领域带来革命性的变革。

【关键词】3D打印 机械自动化 应用

随着科技水平的发展，各类机械类的产品的不断出现，给人们的生活带来了极大的便利，同时随着经济水平的提升，人们物质生活水平的不断提高，人们机械产品的精度要求越来越高，同时也希望使用更低廉的价格得到优质的产品。在这样的情况下，极大的促进了3D打印技术的发展与应用。3D打印技术又称增材打印，它改变了传统机械产品机加工中切削等减材的模式，3D打印这种增材的技术在一定程度上相比传统机加工减材的模式大大的解约了原材料，在一定程度上也降低了产品的成本。另外3D打印技术能够更好地应用了单件以及小批量产品的加工制作中，单件或者小批量机械产品使用传统机加工或者摸具制造的过程，往往需要较高的成本以及较长的制作周期，同时使用传统方法制造单件或者小批量的制造方法，往往需要对机加工机械设备进行调试才能保障产品的精度与质量，这在一定程度上严重制约了产品的制造速度，同时也相应的提升了产品的制造成本以及影响着产品的制造精度，使用3D打印技术能够很好的改变这一现状，使单品或者小品量产品的加工更加便捷，更好地降低加工制造成本以及更好地提高产品的制造和精度等，使单件或者小批量机械产品的制造加工进入了新的模式。

1 3D打印技术的起源与发展

现代3D打印技术原理的指导性思想起源于科技水平发达的美国，在19世纪80年代的美国科学家 J.E. Blanther就在其申请的专利中提出了使用分层制造的方法来构建当时的地形图；在20世纪初美国科学家Carlo Baese的在其申请的专利中对制造塑料产品的方法进行了相应的改造，建议使用光敏聚合物进行制造塑料制品；这些原理的不断提出以及被应用是3D打印技术出现于发展的基础，再经过科学技术的发展，有更多地科学家提出了3D打印技术的方法与原理，到了20世纪50年代之后，全球范围内对3D打印专利的申请量达到了几百。随着科技水平的不断发展，3D打印技术的思想以及原理不断的被完善，同时能够用于生产的设备不断的出现，到了1988年美国的3D Systems公司进过相应的技术研发制造出全球首台能够用于商业化的3D打印设备——SLA-250，这使得3D打印技术从理论走向了现实，在第一台3D打印机出现后，3D打印技术蓬勃发展，有更多地公司参与到了3D打印技术的研发与制造中来，在短短的几年时间里，3D打印技术的工艺与相关产品已经有了十多种。3D打印技术进入了黄金发展阶段。

2 3D打印的原理与应用领域

3D打印技术又称为增材制造技术，其也通过使用光固化和纸层叠等方法，实现对产品的制造过程。3D打印技术首先需要借助计算机三维造型软件，利用这些软件将所需要的产品进行设计建模，绘制出产品的三维数据模型，然后转换为3D打印机需要的数据，之后使用3D打印将预先设计造型好的产品打印出来。3D打印机所使用的原材料是粉末状金属或塑料等一些能够粘合材料，将这些材料一层一层的堆积出来，最终达到设计者所需要的产品形状与外型以及所具有的相应的产品功能。

当前随着学习技术水平的不断提升，3D打印技术也得到了快速的发展，3D打印的精度也得到了更高的提升，另外各式各样的商用3D打印机也不断的出现，3D打印机的价格也大幅度的下降。目前3D打印技术已经被广泛的应用到了各行各业，其主要被应用于以下几个领域：

（1）航空航天领域。在航空领域使用3D打印技术，能够更加方便以及更加经济性的打印所需要的零部件，另外也能够很好的降低零件的质量，进而更好地降低航空器所携带的燃料。

（2）医疗领域。在医疗领域使用3D打印技术打印移植器官，由于每个人的器官均有不同，使用3D打印技术能够根据患者的特点有针对性的打印器官，也不用担心排异反应。

（3）建筑设计领域。使用3D打印技术能够快速、便捷、经济的打印建筑模型，同时使用3D打印技术打印的建筑模型也更加的美观。

（4）军事领域。目前3D打印技术因其具有较高的精度，3D打印技术已经被广泛的应用到军工的航空发动机以及多种武器装备中。

3 3D打印对机械自动化的影响

随着近些年科技水平的不断提升，3D打印技术也得到了快速的发展，3D打印技术的类型以及3D打印机也得到了快速的发展与广泛的应用，3D打印技术已经被广泛的应用到了机械自动化领域，3D打印技术已经改变了传统机械自动化行业的制造加工模式，传统机械自动化领域中，对零部件的产品的加工制造依赖于机加工、模具制造以及焊接等方式，这些方法一般使用大批量产品的生产，同时也比较浪费原材料，进而成本较高，在机械自动化领域使用3D打印技术能够很好的改变传统机械制造的方法，3D打印技术是一种增材制造的技术，能够很好的节约原材料，很好的免去了机加工过程中废料余料的产生，进而很好的降低了材料的浪费，同时也能够很好的提升产品的制造精度。另外3D打印技术对于单件和小批量生产能够很好的避免使用模具生产时，摸具设计的周期长成本高等问题，3D打印技术具有更快、成本更低以及精度更高的特点。在机械自动化领域使用3D打印技术使传统机械自动化领域产生了革命化的变革。

4 总结

随着科技水平的提升，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。

参考文献

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[3]齐乐华，钟宋义，罗俊.基于均匀金属微滴喷射的3D打印技术[J].中国科学：信息科学，2015（02）.

作者单位

南京师范大学附属中学 江苏省南京市 210003