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机械自动化领域中的3D打印技术应用研究刘霄

发表时间：2020/4/14 来源：《基层建设》2019年第32期作者：刘霄

[导读] 摘要：目前，随着3D打印技术的不断发展和升级，其以材料消耗低、成型速度快的特点逐渐应用于机械制造及自动化领域。

        山东京博装备制造安装有限公司山东省滨州市 256600
        摘要：目前，随着3D打印技术的不断发展和升级，其以材料消耗低、成型速度快的特点逐渐应用于机械制造及自动化领域。文章介绍了3D打印技术的应用领域、优势和局限性，并集中探讨了其在机械制造及自动化领域中的作用，希望更好地服务于机械制造及自动化领域。
        关键词：机械制造；自动化技术；3D打印技术
        1、机械自动化领域中3D打印技术的应用及优势分析
        1.1科学高效的智能化生产优势
        随着我国机械自动化领域的不断发展以及高新技术研发能力的不断加强，智能化的机械自动化制造成为机械制造行业的核心发展方向。其中，3D打印技术在机械自动化领域中的应用，对机械制造行业的智能化发展有十分重要的促进作用。3D打印技术的核心载体是计算机的各种软件程序，通过软件程序，高科技打印设备能够通过网络技术获得计算机上的全面、精准、详细的三维打印数据，将可黏合的高分子材料进行打印和定型。通过这样的智能化生产模式加工出来的产品，实现了从模型设计到产品实体的高精度转化，不仅能够完整还原产品的特征，并且能够保证计算机程序设计出来的模型充分实体化。3D打印技术辅助传统的机械自动化生产技术，促成了传统机械制造向智能化制造的重大转变，能够科学高效地生产更符合人们实际需要的产品，具有非常明显的智能化优势。
        1.2满足个性化需求的定制生产优势
        传统的机械制造业迫于对成本的控制，大批量生产和制造大众化的产品来满足市场的消费需求，那是因为过去生产力低下，即使是同一产品，其消费群体数目依然可观。但随着现代社会的发展和信息技术的不断进步，人们在机械加工方面的实际需求不断向个性化和多元化的方向发展。新时期市场的需求迫使机械自动化制造领域对不同用户的实际需要进行分析整理，进行个性化的定制设计和加工，满足不同客户的个性化需求成为市场的主流。3D打印技术的出现不仅顺应了当前的市场趋势，还适用于小批量地生产，解决了小批量生产中模具设计、设计周期、设计成本等多个问题，结合机械制造自动化和智能化的生产优势，最大程度地满足了消费者的各类要求。
        1.3增材制造带来的生态化生产优势
        传统的机械自动化生产过程中，产品的生产大多需要进行原材料的切割和拼装，当产品需要进行大批量生产时，这些生产步骤上往往会耗费大量的时间，浪费更多的原材料。与此同时，生产过程会中还会产生一定程度的污染，这样的生产方式显然与当前倡导的可持续发展的生态化生产理念是背道而驰的。而机械自动化领域中3D打印技术的应用，在一定程度上颠覆了传统的制造生产模式，较大程度地改善了这一情况。3D打印技术属于增材制造技术，其特点是能够进行一体式一次成型生产，不仅简化了复杂的生产加工步骤，还大幅度减少生产过程中可能出现的边角废料，避免了材料浪费的情况。此外，作为一种将分层材料层层叠加来进行材料处理从而达到生产目的的制造工艺，3D打印技术还可以更高效地利用原材料，3D打印生产过程中出现的废料，在特殊处理之后可以再投入使用。总的来说，相比于传统的制造工艺，机械自动化领域中3D打印技术的应用更符合低耗和低污染的工业改革战略目标，是一种更加环保生态的生产过程。
        2、机械制造及自动化中的3D技术应用
        3D打印技术，又称作增材制造技术，是根据数字模型文件，对粉末状金属或者塑料等可黏合材料加以合理运用，形成最终目标产品的一种快速成型技术。该技术通过计算机软件设计和绘制目标产品的三维造型，然后将其格式转化为3D打印机的专用格式，通过光固化以及纸层叠的技术原理，将设计的产品造型以逐层打印的方式打印出来。3D打印技术应用过程中使用的材料，通常是具备可黏合属性的金属粉末或者塑料。

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依托于对这类特殊材料的运用，才能按照已经设计完成的数据模型资料一层层进行打印堆积，完成满足设计需求的产品的3D打印。
        2.1机械自动化制造工艺
        首先，3D打印技术需要建立一个三维模型，然后将粉末材料黏结到模型的强度上。通过软件系统的参数调整和数据处理，可以完成实时的生产和打印任务。完工后，对剩余的原材料进行清理收集，为后续生产制造做好准备，大大提高了原材料的利用率。其次，三维模型建立后，通过计算机对原材料进行加工和冷却，然后将其传输到三维打印机上。原材料经加工冷却后，可反复印刷，实现产业价值升级。随着3D打印技术的应用，机械制造的效率和产值不断提高，机械制造正向自动化、智能化方向发展。3D打印技术十分轻便，可以适应不同制造环境之空间小的问题，同样也可以适应各种制造环境。有了这项技术，不仅可以制造出所需各式各样的零件，还可以制造出要求刁钻的产品，通过网络绘制零件细节，进行完美的立体打印工作，不用担心新型零件没有模板等问题，也不用浪费资金去打造新型模具，实际上，传统的零件制造是先设计出来并制造出对应的模具最终完成产品的复制。一些特殊需要的复杂零件的制造难度很大，需要大量精力产出，而3D打印技术在零件制造中就不会发生这样的窘境。它不仅大幅度减少了制造企业对人力、物力的使用，提高了制造效率，而且最终使企业获得更多的经济效益。
        2.2机械制造中的环保工艺
        3D打印技术可以有效减少浪费的数量和损失，使机械制造业具有环保节能降耗的特点。随着3D打印技术的应用，废弃物经处理后可再利用，原材料得到了有效利用，节约了原材料，繁荣了机械制造业，与此同时，在国家“绿水青山”环保战略目标中，把低消耗、低污染作为机械制造产业改革的基本出发点，随着3D打印技术的应用，产品材料正逐步向环保方向发展。而且，3D打印技术本身打印产品就具有环保特性，促进了便利机械工业的发展和自动化向环保高效方向发展。这些新技术创造的新产品给人们的生活带来了很多便利，其环保性极为突出，与传统机械制造方法不同，3D打印极大地促进了各个领域的效率和发展。33D打印技术在机械工程设计当中的应用趋势目前，3D打印技术虽然已经在机械工程设计当中有了重要的应用，但是还存在价格较高、对打印材料要求较高的情况，这对3D打印技术的进一步发展造成了阻碍。因此在未来的发展当中，3D打印技术会向着更加智能化的方向发展，还将会与人工智能相结合，实现机械工程设计的自动化，在输入工程设计的相关要求和实际情况之后就可以自动生成设计图，并根据设计要求自动完成对设计图的验证，这样可以使设计出来的方案可行性更高。最后，3D打印技术的应用还会使机械工程设计变得更加环保。这是由于3D打印技术不需要传统的模具，可以降低对原材料的损耗，同时可以使机械工程的研发工艺得到进一步简化、设计过程变得更加高效。尤其是对于汽车等机械工程的设计来说，3D打印技术的应用可以降低对能源的消耗，促进机械行业的可持续性发展。
        结束语
        文章深入分析了3D打印技术在机械制造及自动化领域的应用，并且分析了此技术的不同应用领域的发展。现在，3D打印技术逐渐成为制造业技术创新的主要方向。我国3D打印速度也在不断提高，打印技术的质量不断提高，生产周期不断缩短，对我国未来机械制造的发展做出了极大的贡献。
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