探讨3D打印技术在机械制造领域中的应用

探讨3D打印技术在机械制造领域中的应用

梁智辉

  （ 东莞市技师学院 广东  东莞 523000）

摘要：在机械制造相关技术领域内，3D打印技术和设备的广泛应用，能够显著提升定制化机械产品的整体生产加工质量和效率，也能够在确定技术参数的基础之上，合理运用三维建模技术原理，高效利用机械技术资源。但是在应用3D打印技术和设备的过程中，需要对三维建模参数进行精细化设定，以满足3D打印技术的打印要求。本文将着重探讨3D打印技术在机械制造领域中的具体应用。

关键词：3D打印技术；机械制造；应用

3D打印是快速成型技术的一种，又被称为增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等材料，通过熔化后逐层打印的方式来构造物体的技术。因此在众多机械制造领域之中，工业企业能够创新运用不同类别的3D打印设备和建模软件，并对机械产品和零部件的功能需求进行客观量化分析。

1 3D打印技术概述

3D打印技术是机械工业领域内的重要创新技术成果，并且能够对机械制造领域内的多元产品生产管理体系进行有效增强，确保批量生产与加工制造模式的系统一致性和安全性[1]。在引进众多3D打印技术资源和原材料的过程中，机械企业需要重点关注打印设备的独特性，需要根据3D打印技术的原理对数字化三维设计模型和设计图纸之间的相关性进行客观分析和经济学评估，确保机械产品整体生产加工的可行性。在广泛应用3D打印设备和打印技术的过程中，相关机械工业企业需要对产品原型和三维设计模型的实际应用质量进行客观评估，并需要对机械产品原材料的实际损耗比例进行客观评测，以免影响到定制化机械工业产品的整体生产效率和加工质量。3D打印技术特点为小批量、个性化生产[2]；制造生产周期短；材料利用率高；生产成本低、效率高，但是需要与企业的实际产品研发需求进行有效衔接，才能够提升市场核心竞争力。

2 机械制造领域的发展特点

我国机械制造相关领域内的技术革新以及产品创新都是大势所趋，因此各项新型生产管理模式和技术资源在行业市场中的流通价值越来越高，也会间接限定相关产业结构的供给侧改革发展优势以及核心竞争力，对机械工业企业的数字化和智能化发展产生正向影响[3]。不同区域之间机械工业制造和加工技术的创新发展，也会间接推进机械工业制造模式的创新改革与转型升级，并能够对各项新型技术资源的推广与应用产生一定影响。大部分机械企业都能够及时摒弃被市场经济所淘汰的技术资源和生产管理模式，对新时期的差异化市场经济发展需求进行客观评估和经济分析，确定短期和中长期企业战略发展目标，将机械生产与制造管理工作置于首位。众多机械制造技术和工艺流程，都能够精准适配不同产业经济的发展需求，也能够及时兼容新技术和新产品的研发要求以及技术标准等。

3 3D打印技术在机械制造领域中的应用

3.1 三维扫描与检测

在机械生产与制造行业领域内，3D打印技术和设备的广泛应用，能够充分体现在三维扫描以及检测等工艺环节之中，能够使用三维扫描设备对机械产品零部件进行全面数据采集和量化分析，并根据检测分析结果及企业实际生产制造需求，对产品设计和生成进行可视化过程管理。在进行三维测量操作的过程中，设备操作人员需要对指定的扫描设备和空间坐标系统的各项技术参数进行严格设定，并确定衍射光学元件和其他传感器设备的数据信息采集和通信过程安全性。在进行三维检测操作的过程中，需要根据已知产品三维数据信息和实际产品数据信息进行对比分析，通过对产品三维数据进行适度调整，确保实际生产的机械产品和元件构件功能结构的完整性和适用性。3D打印技术的应用，能够协助机械企业及时转换传统的生产资源管理模式，并对机械产品的功能和性能进行精细化设计和生产质量管理。

3.2 产品数字化设计与制造

对于大部分机械工业企业而言，产品研发工作是非常关键的，因此需要合理运用3D打印技术进行机械工业产品的数字化设计与制造管理工作，才能够有效缩短产品研发与设计周期，有效节约原材料，确保产品功能和外观结构的一致性。但是在实际应用各项3D打印设备的过程中，机械工业企业需要对目标产品的平面设计和三维设计方案进行动态调整，确保产品质量的一致性，并需要对产品原型的各项组成结构进行严格界定，才能充分保障经济效益和社会效益的稳定性。除此之外，由于部分3D打印设备的成本造价及打印原材料成本相对较高，部分设备内部零部件易损耗、维护更换成本相对较高，因此产品研发部门需要高效利用三维建模软件，对各类机械工业产品的原型设计成果进行更新和完善，才能够有效节省3D打印原材料，充分提升机械工业产品的市场核心竞争力。3D打印产品普遍具有直接成型、成本低、开发周期短、绿色制造等市场核心竞争优势。

3.3 逆向建模

在机械制造行业领域内，3D打印技术的广泛应用，也能够充分体现在逆向建模操作流程中，并着重提升机械工业企业的逆向生产管理能力，因此也会间接限定各项机械工业原材料的产品数字化设计成效。在转换到逆向建模的设备运行模式过程中，3D打印设备的传感器元件能够快速扫描和识别各项机械工业产品的外观形态和内部机械构造，并从多个平面进行系统化建模，确保三维逆向建模操作结果与实体之间的一致性，并能够及时调整建模精度和扫描频次等技术参数。但是对于大中型机械元件和产品而言，在执行逆向建模操作的过程中，需要保障各项空间定位点的准确性，才能够快速识别机械工业产品的不同空间坐标点，也需要对原始三维模型的各项设计参数进行校正和更新，将逆向建模结果集中导出到工程数据文件之中。部分机械工业企业会充分利用逆向建模技术资源，对3D打印设备的历史数据信息资源进行合理分类，并对机械产品的结构进行定向优化设计和建模数据挖掘工作，保障机械工业产品原型和实体功能的一致性。

3.4 机械零件的柔性化生产

在机械制造相关技术领域内，3D打印技术的广泛应用，也能够有效衔接机械零件和构件的柔性化生产加工需求，并能够显著提升机械工业产品的整体设计和生产加工质量。机械企业在同一设定柔性化生产加工工艺流程和资源管理模式的过程中，需要将3D打印技术资源进行合理分配和部署应用，才能够显著提升机械产品的整体生产效率。很多机械企业的资源和能源都会间接限制机械零件和构件的实际生产加工质量，因此需要合理运用3D打印设备进行产品原型试验，才能够显著提升批量柔性化生产加工模式的实际应用效率。除此之外，部分机械企业在构建柔性化产品生产加工模式的过程中，也能够合理运用3D建模技术资源和产品设计图纸，并对产品加工制造过程进行精细化管理，确保柔性化生产工序的完整性和可行性。

结束语

3D打印技术作为第四次工业革命标志性生产工具和热门技术，是中国制造2025的制造业创新中心建设工程的技术支撑，更是推动机械数字化设计与制造创新的主抓手，有助于实现机械制造转型升级。3D打印过程是通过计算机建模软件建模，将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

参考文献

[1]张鑫,冯清.3D打印技术在机械设计中的应用[J].集成电路应用,2021,38(09):262-263.

[2]黄林琪,陈显扬,陈韵律,安芬菊.基于3D打印的机械零件轻量化设计与制造[J].机电工程技术,2021,50(08):96-100.

[3]刘长华,张卫华,甄潇杨,张红昌,徐宏.基于3D打印设备的机械与控制系统设计研究[J].机械研究与应用,2020,33(06):123-128.