3D打印技术在机械自动化领域的应用

摘 要：3D打印技术是一种先进的增材制造技术，本文对3D打印技术及其工作原理进行了简要的介绍，并就3D打印技术在机械自动化领域中的应用方式与优点进行了分析，旨在提升机械自动化领域中3D打印技术的重要性。

关键词：3D打印技术 机械自动化 应用

引 言

随着人类社会的不断发展，各类自动机械给人类带来了无比的便利，并仍有着不断发展与前进的趋势。随着人们的物质需求不断提升，对机械自动化的要求也越来越高。为了获得质量更加上乘、成本更加低廉的生产部件，人们将视线放在了3D打印技术上。利用先进的3D打印技术与机械自动化技术相结合，使得整个生产过程的技术含量大大增加。

一、3D打印技术简介

3D打印技术是一种以三维数字建模为基础、将材料通过逐层打印的方式来构造铸件的物体构造技术。3D打印能够在材料强度允许的情况下打印出任何形状的构件，拥有优秀的可塑性。因此，3D打印技术以其省去模具且材料无损耗的特点正在逐渐取代传统的倒模铸造技术成为新一代的先进铸造技术。然而由于科技发展的限制，3D打印技术仍有着不少的缺点，比如无法打印特殊材料的构件、铸件打印完成后需要进行二次加工、对操作人员的技术要求高等缺点，现在仍然难以投入大规模的使用，因此还需要一定时间的发展，但是3D打印与未来机械制造业的结合已经成为了必然的趋势[1]。

二、3D打印技术的工作原理

3D打印技术的工作原理与普通打印机的工作原理相同，是在2D打印机的基础上增加了高度，对打印材料进行热加工后将其以层叠的方式按照设定好的流程进行堆积的一个工作过程。随着热加工技术的不断提升，3D打印机能够使用的材料由蜡、热熔胶等熔点较低的材料渐渐提升为陶瓷粉、金属等高级材料，利用先进的选择性激光熔化技术对高熔点材料进行处理，使得3D打印机可加工的材料越来越多。并且，3D建模技术越精确，打印出的模型就越精密；因此3D打印是一种以数字技术为基础的高效生产过程。

三、3D打印技术在机械自动化领域的应用

（一）提升资源利用率

3D打印技术的使用，使得铸件生产过程中的成本大幅降低，3D打印在生产过程中不需要使用模具，因此能够节省下传统的铸件工作中在模具上的成本消耗。且与传统的零件加工过程相比，3D打印技术将传统的机床加工过程中对于原材料的损耗降低至一个极低的范畴。3D技术的优点之一就是利用材料的热熔性对材料进行塑性加工的过程中可以实现原材料的0损耗。因此在资源利用率方面，3D打印技术大大优于传统的零部件加工技术，能够在确保原材料相同的情况下大幅提升资源的利用率，降低生产成本，提升产业效益。

（二）提升自动化生产加工过程效率

自动化生产加工过程当中，3D打印技术也能够提升其加工过程中的效率。影响机械自动化生产过程效率的关键之一在于铸件的精密程度。3D打印技术以数建模的文件为基础进行材料的铸造，达到了传统的土胚铸件无法达到的精密程度，且效率极高也不会出现资源浪费的现象。极高的精密度确保了自动化生产加工过程中的效率，使自动化生产加工过程进行中不需要对不合格部件进行挑选，使自动化机械快速地完成生产过程。且3D打印过程中使用的材料统一、工艺统一，无需担心材料强度问题，使得自动化加工的产品无需进行二次筛选便能保证其质量统一，简化了产品的检验过程。

（三）优化产品质量

3D打印技术生产的产品，其产品质量有极高的保证。3D打印技术在生产产品的过程中利用先进的技术对材料进行预加工，再以精密的建模文件为基础对材料进行层叠打印。越优秀的3D打印机其精度越高，最先进的3D打印機的精度甚至可以达到纳米级，在进行产品的生产与打印的过程中，能够保持产品的极高精度。且3D打印能够使用的打印材料极多，在医学、食品、建材方面均有优秀的表现。3D打印以其高精度和良好的材料质量保证了产品质量，提升了产品的统一性，大大降低了传统制造业中产品的不合格率，使产品质量得到了大幅优化[2]。

（四）特种铸件的批量制造

3D打印技术的实施，实现了传统制造业中无法实现的无缝铸造技术。再加之3D打印技术的材料特殊性，使得该技术被广泛地用于各种特殊部件的铸造。比如在航空航天领域中对电路的超小型化、纳米级电路的制造、航空部件的轻量化等领域。在进行航天器钛制外壳打印的过程中，人为地设计中空式的导流板以及燃料火箭的部件等，以整体轻量化的方式大幅降低升空时的燃料损耗；3D打印在医学领域中也有着十分重要的作用。当前3D打印技术制作的钛制骨关节与整形手术中的人造皮肤和器官已经可以在确保人体不产生排异反应的前提下进行移植，且取得了良好的成效。

（五）提升产品知识产权的保密度

3D打印过程能够有效地防止其他企业对产品的逆向工程过程。3D打印技术能够在保证产品正常使用的前提下将产品的整个外壳进行密封，是一种保证高科技产品知识产权不被侵害的有效保障。特别是在高精度科技产品生产的过程中，不仅能够简化生产过程，还能以3D打印技术对设备进行密封，在保证了设备的防护性的同时也提升了其保密程度。特别是将其用于武器开发等方面时，3D打印技术也能够制作出成本低廉且易于进行保养的新型设备，使得设备模块化保养与更换成为了可能。

结束语

3D打印技术有着传统生产技术所没有的各种优点。因此，将3D打印技术与机械自动化技术相结合，能够大幅提升自动化机械的生产效率。随着3D打印技术对材料的处理与建模精度的提升，最终会使传统的机械自动化产业脱离当前的材料与铸造技术的桎梏，成为泛用性极广的新型生产方式。

参考文献

[1] 徐国辉.3D打印技术在机械自动化领域的应用[J].内燃机与配件，2018（12）：226-227.

[2] 王智昊.3D打印技术在机械自动化领域的应用[J].电子技术与软件工程，2018（01）：105.

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