3D打印技术在机械自动化领域的应用探讨

3D打印技术在机械自动化领域的应用探讨

李周林

株洲九方装备股份有限公司 湖南株洲 412000

摘要：随着我国科学技术的不断发展，3D打印技术应运而生。3D打印技术为机械自动化提供了新的思路和方法。本文首先对3D打印技术的原理进行阐述，然后分析目前我国3D打印技术在机械自动化中的应用现状，最后分析3D打印技术在机械自动化中的应用优势，旨在为促进我国机械自动化生产与发展提供参考。

关键词：3D打印技术；机械自动化；应用现状

1 3D打印技术原理

3D打印技术的原理主要分为三方面内容：①软件建模，如AutoCAD或Pro/E等建模软件，在机械自动化中满足各种制造和设计要求。3D打印模型的构建是以计算机科学技术发展为基础的，其打印质量与3D建模质量具有直接关系。②3D模型分层。指将三维数据通过信息化技术转化为二维数据的过程。3D打印技术对建立的3D模型平面进行多个层次的划分和切割，在每个切片中将二维打印设计图案进行记录。在打印过程中，其划分和切割的层数越多，机械自动化的尺寸准确度就越高，越接近于原始数据。在打印过程中受打印机设备情况与打印材料等因素影响较大。③模型打印。3D打印技术对每一分层上地制造信息进行读取和采集，将液体、凝胶状、粉末状材料甚至是生物活性细胞组织等以不同的方式进行有效地结合，完成3D打印。通过对不同分层的积累，逐渐形成机械产品结构的三维模型。总的来说，3D打印技术就是通过对二维片材层数的分割和堆积，最终喷绘积累成三维产品。

2 3D打印技术在机械自动化中的应用优势

随着科学技术的不断提高，3D打印技术在发展过程中逐渐被应用到机械自动化过程中，其在应用过程中具有明显的优势：

2.1节约机械设备生产周期时间

3D打印技术的应用能够有效节约机械设备生产的周期时长。3D打印技术能将机械零备件从设计、生产到制造过程中，通过计算机的三维设计转化为实物模型，省去了传统制造过程中的人工设计、修改、再设计及修改等一系列复杂的工作程序，大大降低了制造时间，提高了制造效率。同时，其应用的计算机技术具有灵活性、自动化、精度高、效率快等优势，能够充分满足我国机械自动化的市场需求。

2.2降低机械制造成本

3D打印技术能够降低机械自动化成本，促进企业经济效益的提高。受应用水平因素制约，目前虽然3D打印技术对于一些特殊机械金属和零备件地制造成本较高，个别金属材料也不允许打印，但是与传统的机械自动化经济投入相比，其经济投入具有较高的回报率。一些机械自动化材料本身具有较高的成本。因此在传统地制造过程中会产生较高的废品率。利用3D打印技术制作机械零备件，其灵活性能够为技术人员提供更加多样化的设计支持，有效降低由于更改机械自动化模具造成的前期经济成本浪费。同时，3D打印技术通过计算机软件建模和逐层打印，节约了设备生产材料成本。除此之外，3D打印机数据有较高的专业性、科学性和自动化，帮助企业在机械自动化过程中有效地减少人力资源投入。　　

2.3提高更多可能性，加快机械自动化产品研发

3D打印技术能够在计算机设计模型中直接生成任意形状的三维CAD图形实物产品，有效降低机械自动化制造工具和制造模具的使用率。随着我国对于3D打印技术认识程度的不断提升，能够运用3D打印技术的机械材料更加丰富，其制造功能也朝着多元化方向发展。为我国工业企业发展及其他制造业发展提供了良好的帮助。同时，3D打印技术促进了制造人员固有制造思维方式的转变，帮助其从机械自动化不同部位的受力和承重进行创新思考，研发出更加专业化的机械自动化产品。

2.4 帮助实现最终机械自动化产品定制化模式

利用3D打印技术，能够缩短机械自动化的生产周期，减少企业经济成本，打破传统的高成本、定制化、低效率的缺点，促进企业生产更加多元化、个性化的机械自动化产品。3D打印技术的个性化特点能够为制造业以及航天事业、教育事业等提供更加个性化的机械自动化生产需求。比如：个性化的航天零备件生产、专业的医疗机械生产、三维立体实物机械自动化教学模型等，帮助企业逐渐实现最终产品定制化地制造模式。

2.5 机械设备难熔金属零备件的3D打印

针对机械设备中钨、钼、铼等难熔金属材料的零备件制作，其对于制作工艺、制作技术、制作流程等具有较高的要求。但是这些难熔性金属又具有明显的优势，比如耐高温、耐腐蚀等特点，能够在我国机械自动化领域的关键部位中得到应用。利用3D打印技术，能够提高对于机械设备中难熔金属地制造效率和制造质量，促进我国工业化发展。

3 3D打印技术在机械自动化领域的应用方法探讨

3.1 3D超声打印技术革新技术在机械自动化领域中的运用

3D超声打印技术革新技术的原理是利用超声波在不同介质中传播速度的差异性，具有激发简单、操作方便、成本低廉等多方面的优势。超声波的频率超出人耳能够听到声音的频率范围。其在介质中传播的过程中会沿河直线行进，在2种不同材料的界面处会发生反射。在机械自动化领域技术革新的过程中，利用超声波探头向机械自动化领域内部激发声波，之后对内部回声进行采集并通过计算机模拟软件进行分析，如此就可以掌握机械自动化领域内部存在的缺陷。采用3D超声打印技术革新技术不需要对结构进行拆卸就可以实现内部情况的了解，且具有较高的灵敏度，操作性较强。目前，该技术在我国机械制造业中已经得到了一定的普及应用。但需注意的是，3D超声打印技术革新技术应用的关键点在于打印缺陷数据的分析，这一环节出现系统误差将影响到技术革新的精确性，因此对操作人员的专业素质有着较高的要求。

3.2 3D射线打印技术在机械自动化领域中的运用

3D射线打印技术主要是通过射线技术对机械自动化领域进行照射和扫描，在此基础上获取扫描信号，并对设备仪器的顶盖进行分析。通过该技术的应用可以对机械自动化领域缺陷的形状、大小以及数量等信息进行精准地确定，为故障检修维护提供详实可靠的依据。但需注意的是，考虑到射线对人体存在一定的威胁，因此在应用3D射线打印技术的过程中，操作人员必须选择具有丰富经验的人员，同时采取完善的防护设备。此外，这种技术革新方法所需的成本较高，因此目前还无法实现大范围的推广。

3.3 3D渗透打印技术在机械自动化领域中的应用

3D渗透打印技术主要应用于机械自动化领域表面微裂缝、微型孔洞等缺陷问题的技术革新分析。在实际操作的过程中，渗透液能够将缺陷出现的部位以及形状准确地展现出来。

3.4 3D全息打印技术在机械自动化领域中的应用

全新技术革新技术在应用的过程中，首先需要采用射线或激光等穿透机械自动化领域，之后运用声学全息成像的原理对结构进行体技术革新。该技术包含的内容较为复杂，可以对机械自动化领域的内部数据进行全面的技术革新分析，且数据的完备性以及可靠性能够得到保障，缺点是成本过高。

4结语

综上所述，现代科学技术的发展促进了工业生产机械化水平的提升，在机械化发展的过程中，打印技术得到了广泛地应用。随着现代3D打印技术水平和机械制造工艺的不断提高，机械自动化领域对技术革新技术的精确度、先进性提出了更高的要求，在这样的情况下，3D打印技术得到了更多地关注，逐渐成为机械自动化领域技术革新领域的主要发展方向。本文详述了当前机械自动化领域中比较常用的几项无损打印技术，就目前来看，仍旧存在许多有待改进之处，希望可以为技术发展提供一定的帮助。

参考文献：

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