周建波

摘 要：3D打印技术的成影速度快，材料的利用率达到了很高的程度。随着其打印速度的加快，生产周期也被大大缩短了，质量得到了保障。深入研究和分析了3D打印技术在机械制造领域中的应用情况，并提供了一些新的发展思路，希望可以为这项事业日后的发展起到一定的推动作用。

关键词：3D打印技术；机械制造；打印速度；打印原理

中图分类号：TH16 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.036

第三次工业革命最早是在2012年由英国的一本重要杂志中出现的。它指出，现代先进的工业制造领域还将会经历第二次工业革命（电气时代）之后的第三次工业革命。这次工业革命是以因特网为基础，将新技术、新材料等有机结合起来，将工业革命的重心放在了“数字化技术”上。同时，它还指出，数字化技术将会影响以后的市场元素，甚至是全球市场范围内的元素分配方式。

近几年，特别是2010年以后，3D打印技术在机械制造中发挥了非常重要的作用，已经成为了先进科技的代表。在西方发达国家，3D打印技术已经在机械制造领域取得了较大的发展，为社会经济创造了巨大的经济效益，而且国家也为这项技术的发展和壮大提供了较多经济和政策方面的支持。但是，在国内，这种技术处于起步阶段，甚至可以说是萌芽阶段，它在机械制造方面所发挥的作用和带来的效益不是很明显。因此，必须大力发展3D打印技术，将之与实际社会生产工作相结合，充分发挥其作用。

1 3D打印技术的起源和发展

世界上第一台打印设备是于1984年在美国生产出的。经过了多年的发展和完善，3D打印技术已经取得了巨大的发展。特别是进入21世纪以后，随着计算机的快速发展，打印技术也得到了飞速的发展，出现的频率越来越高，逐渐成为了现代机械制造领域的重要支柱技术之一。而我国第一台打印设备是在1994年由北京一家有限公司引进的，在加工材料、人工假牙、自行车架、航空航天、艺术品等多种领域都取得了较大的发展，进一步推动了我国社会经济和高新技术的发展。

2 3D打印技术的原理

3D打印技术听起来好像很复杂的样子，其实它就是利用三维仿真软件，以纵坐标轴为方向，将原先设计好的模型分割成多个有限平面，在生成3D实体时，采用分层加工与叠加相结合的方法，以此形成等比例的模型。它的工作原理主要有以下2点：①3D打印机采用三维成形的方法，将原材料放在加工平台上，经过碾压成为薄层，然后加上黏合剂，使原材料快速凝固成固体。完成这些工作之后，工作台会根据原先设定好的数据不断地打印。待打印完之后，它会自动清理打印台上没有被使用的材料。②依据熔融固化技术打印的3D打印机，是先将打印的模型输入电脑程序中，打印机中的自动控制程序会根据电脑中的模型自动规划出打印路线，从而将模型打印出来。具体过程是，打印机的打印头根据电脑程序的指示，自动依据二维实体的运动路径在平面上喷出一层薄面，熔融后凝聚在工作台上，经过装置冷却后形成一层三维薄面。最后，电脑控制打印头不断地重复，层层叠加，直至形成需要的三维图案。

3 3D打印技术在机械制造中的应用

3D打印技术就是“增材制造”，将原材料多层叠加，平面工作台自动升降，将零部件从无到有地生产、加工出来。与传统的零部件加工方法不同，这项技术的出现为零部件加工制造领域带来了一场新的变革。

3.1 产品的发展速度明显加快

在21世纪以前，要想开发一个新产品，特别是那些构造比较复杂、难度系数很大的产品，需要很多的生产设备同时进行，一个零部件的生产需要很多设备的支持。尽管如此，很多加工、制造出来的产品质量不过关，不能满足社会生产和市场的需要。而过关的产品也要经历市场的检验，经过多次修改之后才能正式大规模生产。这就导致生产周期过长，浪费了大量的人力、物力和财力。但是，采用3D打印技术后，设备就能得到最大程度的解放，一台打印机就完成了以前好几台设备才能完成的工作，并且也有效解决了产品质量问题。

3.2 设计理念的转换

与以前传统的机械制造方式相比，对于以前复杂的程序，现在可以利用3D打印技术很快解决，被加工的零部件的稳定性也显著提高了，极大地简化了产品设计、加工过程。除此之外，对于那些千变万化、稳定性要求很高的零件，主要以航空零件为主，它们都是由成百上千个零件组成的，采用了3D打印技术之后，可以很快地将之压缩为几个小零件，有效提高了工作效率和产品质量，为航空航天事业的发展带来了极大的便利。

4 结束语

为了满足市场对小部件强度、精度、刚度等方面的要求，我们必须不断改进和完善机械制造方面的打印质量，完善我国的3D打印技术。同时，国家也应该大力扶持相关研究机构，加强对3D打印技术的培训工作，让更多人了解这项技术，努力提升我国的3D打印技术水平。另外，还要积极引进西方的先进技术，让我国的打印技术与世界一流水平接轨，甚至超过世界一流国家的打印水平。

参考文献

[1]黄建，姜山.3D打印技术将掀起第三次工业革命[J].新材料产业，2013（1）：62-67.

[2]刘铭，张坤，樊郑中.3D打印技术在航空制造领域的应用发展[J].装备制造技术，2013（12）：232，235.

[3]杨思金.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术产业，2012（26）：3-5.

〔编辑：白洁〕