3D打印技术对机械制造行业的影响分析.pdf

102 Vol.40,No.1January,2024第 40 卷第 1 期2024 年 1 月IT REPORT0 引言机械自动化技术是现代科学技术进步的产物，它能够有效地提高生产效率和产品质量，同时降低生产成本。这种技术的出现，无疑为机械制造行业提供了新的发展机遇。通过计算机技术、网络信息技术等手段，机械自动化技术能够整合各类资源，提高整体生产效能，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。在机械制造行业中，3D 打印技术具有巨大的应用潜力。事实上，3D 打印技术在机械制造行业的实际应用还有很大的提升空间。要想充分发挥3D 打印技术对机械制造行业的影响分析潘学民（铁人学院（大庆技师学院大庆职业学院中共大庆油田委员会党校），黑龙江大庆163000）摘要：伴随着社会与科技的飞速发展，各种机械设备层出不穷，给人类的生产、生活提供了巨大的方便。从一开始的简易工具，到现在的智能化，机械设备已经渗透到了各个领域。但是，由于人们的物质条件不断改善，对各类设备的需求也在不断增加。如今，人们更加倾向于选择价廉物美的产品，这也促使我国企业不断探索新技术，以满足市场需求。在这其中，3D 打印技术得到了大力发展和应用。相较于传统的机加工减材模式，3D 打印技术具有明显的优势。其能够更好地节约原材料，降低产品成本。关键词：3D 打印技术；机械制造；自动化中图分类号：TN919.3文献标志码：A文章编号：1672-4739（2024）01-0102-03Analysis of the Impact of 3D Printing Technology on the Mechanical Manufacturing IndustryPAN Xuemin（Iron Man College（Daqing Technician College,Daqing Vocational College,Communist Party of China Daqing Oilfield Committee Party School）,Daqing 163000,China）Abstract：With the rapid development of society and technology,various mechanical equipment has emerged one after another,providing great convenience for human production and life.From simple tools at the beginning to intelligence now,mechanical equipment has penetrated into various fields.However,due to the continuous improvement of peoples material conditions,the demand for various types of equipment is also increasing.Nowadays,people are more inclined to choose products that are cost-effective and of good quality,which also prompts Chinese enterprises to continuously explore new technologies to meet market demand.Among them,3D printing technology has been vigorously developed and applied.Compared to traditional machining and material reduction modes,3D printing technology has significant advantages.It can better save raw materials and reduce product costs.Keywords：3D printing technology；mechanical manufacturing；automation这一技术的优势，需要对生产工艺进行优化，完善管理流程，提高技术水平。这样，3D 打印技术才能在机械制造自动化领域取得更好的效果。1 3D 打印技术的概念随著科技的快速发展，3D 打印已在制造行业中扮演重要角色。此项技术是以数字模型为基础，藉由电脑控制3D 打印机对不同的形象进行打印，以降低生产成本为目的。其在九十年代中期首次问世，将纸叠层和光固化技术相结合，可以在极短的时间内完成成型，给生产带来了空前的便利。3D 打印机的工作原理和一般打印机类似，但是在打印材料方面却存在着很大的差异。一般的打印机是用油墨印刷的，而三维打印机是用粉状的金属，沙子，陶瓷等等。在打印时，3D 打印机将物料层层叠加，最后形成 3D 立体模型1。这种创新的生产方式为实现个性化制造和降低生产成本提供了可能。近年来，3D 打印技术收稿日期：2023-12-15作者简介：潘学民（1981.07-），男，汉族，黑龙江齐齐哈尔人，本科，中技讲师，研究方向：3D 打印技术、数控加工技术。基金项目：黑龙江省技工教育“十四五”规划 2023 年度科研课题技工院校 3D 打印技术 精品课程建设研究（JG20230007）103 Vol.40,No.1January,2024第 40 卷第 1 期2024 年 1 月IT REPORT在模型开发等领域取得了显著成果。相较于传统的制作方法，3D 打印能够更快地制作出更精致、精美的模型。此外，这项技术也被广泛应用于航空航天，汽车，医疗等行业，使我们的制造业重新焕发出勃勃生机。随着 3D 打印技术的广泛应用，既可以满足用户的个性化需要，又可以减少生产成本。2 3D 打印技术对机械制造及自动化的影响2.1 行业格局3D 打印是一项新的制造技术，它正在逐步改变着传统的制造方式。该技术具有的诸多优点使其在当今的制造业中得到了很好的应用。3D打印是一种非常有效的方法，其优点是能够在生产过程中直接进行三维建模。这项新工艺的问世，大大提高了产品的产量，并且大幅度地节约了制造成本。在过去，制造一件产品需要经过多个环节，如设计、生产、加工等，而 3D 打印技术则可以直接将设计转化为实体，省去了诸多中间环节，大大提高了生产效率。3D 打印技术的发展和应用，改变了传统的生产模式。在过去，由于地域限制，各个地区的产业发展存在很大的局限性，资源无法实现有效整合。而 3D 打印技术的出现，使得生产过程不再受地域限制，可以实现全球范围内的协同生产。这不仅解决了区域垄断问题，还加快了信息的传递速度，形成了更完整的产业供应链2。与此同时，传统的机械制造方式效率较低，若继续应用传统的生产模式，将会被市场淘汰。在这种情况下，要想在日益激烈的市场中生存下来，就需要不断地进行创新。而 3D 打印技术则是一种全新的思路，应用该技术改造传统的生产方式，可以大大提升企业的生产率，降低企业的成本，这将对我国机械制造业的发展模式产生重大影响。2.2 技术研发3D 打印技术在机械制造领域的应用越来越广泛，其主要优势在于能降低生产成本，提高生产效率。这种技术通过生成三维立体模型，实现了从无到有的制造过程，大大降低了制造成本。在过去，制造一个复杂的零件需要通过多个步骤进行，不仅费时费力，而且成本高昂。而 3D打印技术则可以直接生成一个完整的零件，避免了繁琐的制造流程，从而降低了成本。此外，3D 打印技术也有助于推动机械制造自动化的发展。它使得工程师可以快速地设计和制造出复杂的零件，为研发工作提供了极大的支持。通过 3D 打印技术，工程师可以快速验证他们的设计理念，并在短时间内制造出原型，大大减少了产品的开发时间。但是，为了更好地发挥 3D 打印的优点，还必须对其进行更深层次的研究3。只有了解了 3D 打印技术的原理和操作流程，才能在其基础上进行应用和创新。因此，我国应当加大对 3D 打印技术的研究力度，培养一批熟练掌握这项技术的专业人才。同时，还需要将 3D 打印技术与自动化技术相结合。因此，可以使生产的效率和品质得到进一步的提升。在现代科技的结合下，机械加工工作将达到更高效率、更高质量的目标。例如，可以利用 3D 打印技术制造出复杂的机器人零部件，然后利用自动化技术对这些零部件进行组装，从而实现高度自动化的生产过程。2.3 生产效率在传统机械制造生产中，人力成本高，生产效率低，这一问题一直以来都是制造业面临的一大挑战。然而，随着 3D 打印技术的出现，这一局面得到了有效的改善。由于 3D 打印具有许多优点，使得机械生产进入了自动化的发展阶段，极大地节约了劳动力。3D 打印技术，又称增材制造，是一种将数字化设计转化为实体产品的先进制造技术。它通过逐层叠加的方式，直接将材料堆积成所需形状，具有高精度、高效率和可定制性等特点。利用 3D 打印技术，可以快速生成三维模型，为机械制造提供精确的数据支持，从而实现生产的自动化。在实际生产中，3D打印技术与自动化技术的结合，使得企业能够使用机械设备和软件系统进行监测和自动化控制。这样既可降低人工费用，又可提高生产效率，增加经济效益。只有对资源的有效配置，才能在激烈的市场竞争中取得优势，才能获得持续的发展。然而，要充分利用3D打印技术和自动化技术，企业需要对其进行深入研究和掌握。在引进 3D 打印设备的同时，企业还需培养具备相关技能的技术人才，以应对不断变化的市场环境。另外，企业也要密切注意 3D 打印与自动控制的动态，适时地进行开发战略的制定，保证科技成果的高效利用。2.4 人力配置人力资源配置在机械制造企业中起着至关重要的作用，它直接影响着企业的生产效率和成本。在现代化生产模式下，机械制造的主要影响因素不再是人力资源，而是技术。然而，这并不意味着人力资源在机械制造业中的地位下降，相反，合理的人力资源配置更能凸显出技术优势。而 3D 打印就是其中之一。将 3D 打印技术应用于机械制造过程中，既能降低人工工作量，又能达到智能、自动的目的。这样，既可提高生产率，又可减少制造成本。然而，这一过程需要大量技术型人才和创新型人才的参与。技术人才是机械制造业发展的关键。缺少技术人才将会严重影响机械制造业的发展，因此，必须重视人才培养和人力配置的调整。引入大量技术人才，确保他们掌握3D打印技术，能熟练运用，使人力资源配置更合理，从而充分发挥技术优势。3 3D 打印技术在机械制造自动化中的应用3.1 3D 打印增材技术应用在机械制造领域中，3D 打印增材技术具有直接性、具象性和融合性特点，为制造业提供了全新的可能。直接性是指 3D 打印技术能够直接将设计转化为实物，极大地缩短了产品研发周期。具象性则体现在该技术可以实现复杂结构的制造，突破了传统工艺对零件形状的限制。融合性是指 3D 打印技术可以与其他技术如图像处理技术、图像仿真技术、机电技术、数学建模技术等形成有机联合，进一步拓展其应用领域。在机械制造领域，利用 3D 打印 104 Vol.40,No.1January,2024第 40 卷第 1 期2024 年 1 月IT REPORT增材技术可以辅助技术人员建立模型，及时判断设计中的不合理情况，提高设计质量4。然而，该技术在使用过程中仍存在一定的局限性。首先，粉末金属在堆叠过程中易氧化，这会严重影响制造出的模型性能与质量。其次，堆叠厚度的控制难度大，过大或过小都会影响产品质量。为了解决这些问题，研究人员需要不断优化材料和工艺，以提高 3D 打印增材技术的应用效果。为充分发挥 3D 打印增材技术的应用价值，未来研究应关注以下几个方面：一是融合高精度零件，提高打印质量；二是在必要时配合波束，保证光束温度、频率一致。此外，还需加强对 3D 打印增材技术在其他领域的应用研究，如生物医疗、航空航天等，以推动产业的发展。3.2 修复复杂的设备在我国机械制造技术的研究与发展中面临着一个日益严重的问题：工业设备的复杂性不断增加，零部件之间的关系错综复杂，一旦部分零件损坏，维修难度随之升级。传统的维修方式往往难以应对这种情况，而研究者们在此背景下，创新性地运用 3D 打印技术，开发出了一种名为3D 激光成形修复技术的新方法。激光 3D 成型修补技术是一种革新，对传统的维护方法进行了创新。通过对成型零件进行优化，提高了工艺的先进性。此外，该技术还将3D 成形技术与表面强化技术相结合，实现了对复杂机械装备的修复。该方法使维护工作更精细，效率更高，为复杂机器装备的维护创造了条件。激光 3D 成型修复是提升装备维护工作效率的一个重要手段。它能有效地提高机器的运行效率，进而提高工业生产的效率5。但是，虽然这方面的研究已有一些进展，但是，对于具体的零件或装备，仍未有专门的 3D 成型修复技术。这说明这项技术目前还处在研发阶段，离真正的应用与普及尚需时日。激光3D 成型修复技术为国内机械制造业提供了一种全新的维护观念与方法。虽然在实际应用和推广过程中还存在一定的挑战，但可以预见，随着技术的不断发展和完善，3D激光成形修复技术将更好地服务于我国机械制造行业，为提高工业生产效率、降低维修成本作出更大贡献。在这一过程中，各相关部门和企业应共同努力，加大研发投入，推动 3D 激光成形修复技术的成熟与应用。3.3 在产品创新中的应用随着科学技术的进步，3D 打印越来越多地被应用到机械制造中，这对促进产品创新有着重大的意义。3D 打印技术不仅有助于提高产品创新力度、提高产品质量，还可以增加产品产量，满足市场需求的迅速扩大。利用 3D打印技术进行产品创新的过程中，计算机控制和传输模型文件是至关重要的环节。工作人员需要将设计好的模型文件通过计算机传输到 3D 打印机中，然后根据文件中的参数展开模型打印工作。这种高度精确的控制保证了打印出的产品具有出色的质量和性能。在产品创新中，智能化技术的应用具有重要意义。3D 打印技术正是其中的一项关键技术，它有助于机械制造产品向多元化方向发展。通过3D 打印技术，企业可以生产出更具个性化和创新性的产品，满足消费者多样化的需求。同时，3D 打印技术符合环保理念要求，可以降低能耗、节约资源，提高经济效益。在新产品研发过程中，3D 打印技术发挥着重要作用。工作人员可以借助 3D 打印技术，通过电脑系统确定坐标轴，进行喷涂打印。在打印过程中，各种力的相互作用形成打印模型的驱动力，使得新产品得以顺利诞生。这种高效、灵活的研发方式大大缩短了产品上市时间，提高了企业的市场竞争力。值得一提的是，工作人员还可以根据 3D 打印出的新产品模型进行优化设计，不断改进产品。这种迭代式的设计方法使得产品在性能、质量和外观等方面更加完善，满足了消费者日益提高的品质需求。4 结束语3D 打印技术为机械制造企业带来了前所未有的发展机遇。企业应抓住这一机遇，降低生产成本，增加产值，为企业创造更大利润。同时，企业还需注重人才培养和技术研发，以保持行业领先地位。在 3D 打印技术的助力下，我国机械制造业必将迎来更加美好的明天。参考文献：1 刘晓辉,卢启.3D 打印技术在机械制造中的有效应用J.自动化应用,2022(12):52-54.2黄执高,张勇,郭烈红,朱海鹏,宁超,罗永洪.基于 3D 打印技术在机械制造中的应用研究 J.科技与创新,2022(15):16-18.3刘亦文.3D 打印技术在机械制造中的应用J.现代工业经济和信息化,2022,12(05):135-136.4 明越科,王奔,周晋等.基于 3D 打印的连续纤维增强热固性复合材料性能及其应用探索 J.航空制造技术,2021,64(15):58-65.5 陈莉.3D 打印中 FDM 加工技术在机械制造领域中的应用 J.机械管理开发,2022,37(10):303-305.