摘要：3D打印技术高效应用作为机械制造生产过程的重中之重，是一项不可或缺的关键技术，直接关系到机械产品加工的高质量和高精度。因此，现代机械制造厂要积极引进应用 3D 打印技术，基于数字建模方法辅助下，实现对复杂结构机械零件的数学模型构建目标，采用高粘合度的粘合剂完成对实物的构造处理。本文将进一步对 3D 打印技术在机械制造中的应用展开分析与探讨，旨在为同行业者提供科学参考依据。
关键词：3D打印技术 机械制造 实践应用
引言：
与传统机械制造加工模式相比较，3D打印技术在机械制造加工作业中的优势在于生产效率高、质量好、成本低一级精度高，无需经过一系列复杂繁琐的工艺流程。3D打印技术被广泛应用在各个行业领域中，创造出了众多的现实价值效益。现代机械机制加工厂要想最大程度发挥出3D打印技术的作用，确保自身机械产品生产的质量，就必须结合自身实际制造加工情况，有针对性的优化使用3D打印技术，通过科学设定计算机程序，有效生产出需求的机械零部件。
一、3D打印技术
3D打印技术最早是在1986年，最初是利用纸张叠加技术来快速产生物体的过程。与传统打印技术的工作原理相类似，传统打印机里装有墨盒，而3D打印机里装有金属或塑料等材料的粉末，通过计算机设定打印程序后，输出给3D打印机，逐层把打印材料输出叠加在一起，构成我们需要的实物。
（一）历史发展。1986年，Charles Hull开发了第一台3D打印机，到2017年阿迪达斯公司利用3D技术生产出一双运动鞋，在这30年的发展历程中，美国、英国、苏格兰等国家陆续有3D打印的产品问世，标志着3D打印技术逐步成型。我国在1994年制造出第一台增材打印机，原理是在三维坐标下，把需要打印的实体分成有限个平面，分别把每个平面内的组成部分打印出来，最后把这些部分相结合，形成实体。
（二）原理。3D打印技术的原理和传统打印原理类似，区别：传统打印技术的产物是平面图形，而3D打印技术的产物是立体图形；传统打印机是通过墨盒在纸上绘图，而3D打印技术里装有金属、塑料等介质，通过设定程序，把打印材料输出后叠加起来，最终打印出和实体比例1:1的物体，由于打印材料的不同，可以完成不同形状、不同组成结构的物体，并且针对于同一物体，还可以有不同的叠加方法。
（三）打印过程。通过分析打印物体的参数，建立起精确的数学模型，数学模型的精确建立有助于提高打印物体的相似度。把建立起来的数学模型利用CT技术进行切片，同时保留横截面的主要信息，要求有很高的分辨率。要想和实物相似度较高，一方面设定适合的分辨率，通常以微米级出现；另一方面就是材料和支撑物，材料的选择至关重要的。有些物体在打印的过程中需要物体支撑，尤其是一些从上到下打印的物体，这些支撑物必须可擦除的或可溶性的物体。
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二、3D打印技术在机械制造中的应用优势
（一）制造加工效率高
与传统机械制造加工技术相比较，3D打印技术的创新应用能够有效缩短机械厂制造零件产品前的工作准备时间和数据转换时间，相关制造加工人员无需反复进行产品模拟制造，就能够有效实现对需求产品的批量生产，同时保障产品的高质量性和高精度性。3D打印技术在机械制造中的应用能够最大程度提升各种零部件产品的加工速度，同时具备了较高的使用程度，能够确保在产品生产加工过程中防止出现不同的质量缺陷问题，降低劣质产品出现的概率。
（二）制造加工成本低
基于3D打印技术的辅助应用下，机械制造加工厂不仅能够实现产品的多元化生产，还可以大大降低在产品研发制造过程中的投入成本，帮助机械制造企业在最低成本下创造出最大的经济效益。传统机械加工制造过程需要涉及到各种复杂工艺，就比如锻造、打磨、抛光等，需要安排更多的专业加工处理技术人员，而3D打印技术只需要指派一名工作人员在计算机设备上事先设置好制造加工程序，就能够完成对实物产品的整个加工制造目标。3D打印技术在机械制造加工中的应用具有巨大的设计空间，加工制造人员可以按照实际需求产品特点，科学调整 3D打印技术性质，帮助企业生产出最佳属性机械产品【1】。
三、3D打印技术在机械制造中的实践应用
（一）创新转变机械制造设计理念
在传统机械制造行业中，机械制造厂对于各项机械产品零部件加工作业需要投入很多的人力、物力以及时间精力，这样无疑会降低整个需求产品加工生产的效率，不利于机械制造企业创造出更多的社会经济效益。随着 3D 打印技术的不断完善，其被广泛应用在不同行业领域中，机械制造企业通过将该项技术与自身机械产品制造加工作业结合在一起，不仅能够节省更多的人力资源，还可以全面提升机械产品零部件加工生产的稳定性和集成度，充分保障产品的高质量和高精度。就比如，当机械制造加工企业需要生产航空领域中使用的零部件，制造加工厂只需通过引进合理应用3D打印技术，仅仅采用3个零件就可以科学高效完成传统机械零件制造加工的复杂过程，同时还能够全面保证航空机械零部件产品的稳定性能和质量。
（二）3D打印增材技术应用
3D打印增材技术是基于加工过程持续增加原材料，采用叠加原理促使原材料成型的一种新型制造加工技术。该项技术综合应用了图像处理、数学分析以及数学建模等技术，能够有效解决传统机械制造加工作业中存在的各种问题，提高机械产品零部件的生产质量和效率。由于3D打印出的界截面经过了层层堆积，在这个堆积过程中，将会产生金属氧化的现象，这样一来将会导致机械产品零件加工质量和性能的下降。机械制造加工企业在进行生产一些精度要求很高的零部件时，必须合理设置应用光束，确保光束热量、频率的一致性，有效完成同步制造操作，只有这样才有利于充分保障机械零部件生产的稳定性和高效性。
（三）CNC技术与3D打印技术融合应用
3D打印技术又被称作为增材制造技术，该项技术实践应用无需采用传统加工刀具和夹距，能够通过计算机设备快速精密的制造出任何需求的复杂形状机械产品零部件，从而有效实现了零部件的自动化制造加工，机械产品结构越复杂，3D打印技术的机械制造加工速度作用越显著。而CNC技术又被称作为减材制造技术，其工作原理是在加工制造产品过程中，持续进行削减原材料，促使其最终形成实物。现代机械加工制造企业要将这两项技术科学结合在一起，优化整个产品制造加工的工艺流程，并且拓宽加工范围，有效解决数控技术无法完成的复杂加工，帮助企业节省更多的产品加工原材料，杜绝切削液浪费和环境污染问题的发生。3D打印技术在机械制造加工中应用存在着精度不太高的弊端，通过将 CNC 技术应用其中则能够更好改进这一不足之处，实现产品加工生产的高质量与高精度【2】。
结语
综上所述，为了促进我国机械制造行业稳定持续的发展，创造出更多的社会经济效益，各个机械制造企业要相互推广应用先进的3D打印技术，优化产品生产工艺流程，不断提高对复杂机械零部件产品的生产效率和质量，同时降低原材料的损耗，为企业节省更多的成本。
参考文献：
[1]王坤.浅谈3D打印技术与传统机械制造融合的切入点[J].科学技术创新,2018(04):94-95.
[2]周建波.3D打印技术在机械制造领域中的作用[J].科技与创新,2016(14):36.
论文作者:李延东,林峰
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/9
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