摘要：3D打印的发展对于机械制造业来说是一次机遇，也是一次变革。3D打印技术已经应用于医学、汽车、航天等各个领域，在机械制造领域也有一定应用。基于3D打印技术的发展，本人从设计理念、技术支持、政策保障、学科融合等多个方面探讨机械零件创新自由设计的方法。
关键词：3D打印技术；机械零件；创新自由设计
一、3D打印的发展以及对机械零件制造业的影响
3D打印技术是基于数字化模型文件以及增材制造方法而发展的一项数字化制造技术，对于国家制造业的发展以及机械零件加工行业都具有十分重要的作用和影响。3D打印技术有以下几个优点：一是节约材料。3D打印技术可以直接进行增材制造，与传统的减材加工相比，可以有效减少对材料的边角料切除，从而实现能源节约生产成本。二是自动化程度高。用3D打印技术只需数字化的模型文件以及3D打印机就可以快速直接、全程自动化地进行机械零件的加工制造，省去了传统机械零件的制造程序和工序，提高了工作效率。三是开发周期短。3D打印技术的应用可以让机械零件的设计到完成要数个小时，设计后的零件图形经过3D打印机直接打印出来，与传统的零件制造业相比，极大缩短了产品研发的周期。四是制造设备简化。3D打印技术只需要3D设计的三维模型文件和3D打印机即可打印产品，极大提高打印的随意性。
但是目前3D打印技术还存在一些缺点：一是成本还较高。3D打印的材料选择比较困难，适用于3D的打印材料有限，不能满足多方面的需求。二是还没有规模化和大批量的生产。打印技术价格昂贵，打印的材料受到限制，导致3D打印技术不能用于大规模的工业生产。三是3D打印技术在某些特定行业上性能不能满足要求。由于3D打印是增材打印技术采取分层制造，层层叠加的制造方法，层与层之间的连接在力学性能上不如传统的浇铸方法，与传统浇铸制造相比，制造出的机械零件性能没有浇筑的更优越。
3D打印技术对机械零件制造业具有十分重要的影响，可以说是未来机械零件制造业的一次变革，也是国家制造业发展的一个方向。由于3D打印技术操作简单、个性化需求强，促使机械零件设计向自由化和个性化发展。可以说，3D打印技术是机械零件设计自由化、创新化发展的技术支撑，极大推动了机械零件设计的创新自由发展。
二、机械零件创新自由设计策略
（一）机械零件创新自由设计的政策支持。基于3D打印对于机械零件制造业的影响，对于机械零件设计工作也提出了很多要求，但是3D打印技术也存在自身的不足，首先是前期投入较大，在购买3D打印设备及3D打印材料时要花费一定的经济力量，这对于一些机械加工企业来说是一种不小的负担，政府希望能从以下方面对3D打印技术进行政策支持。一是出台鼓励3D打印技术发展的文件。宣传，3D打印技术在机械制造领域的应用价值，由于政府的宣传路径、渠道上有很大的优势。政府宣传3D打印技术来说，且具有快捷和权威的效果，政府应该利用自己的宣传渠道，加强对3D打印技术在机械零件制造业中的应用的宣传。二是政府和财政上要给予运用3D打印技术的公司和个人一些奖励。对3D打印技术在机械零件加工行业具有突出贡献的企业个人给予奖励。将优秀的做法推广到其他的单位，鼓励发展和使用3D打印技术的行为。三是对于大范围使用3D打印技术，用于机械零件制造列的企业，进行一定的经济补偿。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一些企业在前期大量投入3D打印技术后，要收回成本需要一定的周期和实践，在这段时间内，给企业增加了一定的负担，如果政府在财政方面不能给予这些企业一定的补偿，不能减少企业的负担，在推进3D打印技术，在机械零件制造业中的发展就会受到影响。
（二）机械零件创新自由设计的技术支持。机械零件创新自由设计需要多领域的技术予以支持才能实现。计算机软件系统的发展，先进的数字化集成系统的应用，机械零件设计软件的开发，3D打印技术以及材料的研制都对机械零件创新自由设计提供了技术支撑。一是先进的数字化计算系统。进行机械零件设计传统的设计方法就是运用力学及数学建模的方法，根据经验、公式和图表，以及国家出台的规范和标准作为机械零件设计的依据，用传统的图纸将零件的具体尺寸标注出来，然后在机床上进行零件的加工，周期较长，自由化较低，一些有设计想法的人，未必能够运用机械零件加工的资源，进行机械零件设计和加工，将自己的想法变成现实。但是先进的数字化计算系统就解决了这个问题，现在计算机以及技术的发展使得机械设计不在单纯的依靠人的大脑也可以在计算机软件系统中进行设计，很多计算机软件系统中还包含了大量的机械设计图形和素材为机械设计的设计者提供灵感和材料。二是先进的机械设计软件。随着计算机技术的发展和网络技术的普及，计算机软件开发已经走向火热。大量的机械设计软件为机械零件创新自由设计提供了技术支持，很多机械零件设计软件功能丰富、设计准确、用途广泛，比如最常用的机械零件设计软件CAD，不仅能在平面上进行机械零件的设计，而且还能进行机械零件的三维图像的设计，这些三维数字模型就能直接的进入3D打印机，进行3D制造。三是3D打印技术的发展。随着3D打印机的发明以及3D打印材料的研发，3D打印技术已经能够初步实现，并且在汽车、医学、航天等多个领域实现了3D打印，为人们带来快捷的服务。这些技术的创新和发展对于机械零件制造的创新自由设计有重要的意义。
（三）机械零件创新自由设计的学科融合。机械零件创新自由设计不是一个简单的学科，而是基于众多学科共同融合而来的一门现代化科学，尤其是随着3D打印技术的发展对机械零件创新自由设计的要求就越来越高。一是熟悉机械学，首先要熟悉机械制造的基本原理，机械制造的基本要求和规范标准，机械学是进行机械零件创新自由设计的基础。二是计算机及软件学科。在进行机械零件创新自由设计时，现在基本运用计算机软件和计算机系统，进行机械零件创新自由设计，如果不熟悉这些创新软件的应用就不能很好的完成机械零件创新自由设计的工作，这些软件的运用，不仅能够让机械的创新自由设计更加方便快捷，而且能够让机械零件自由设计更加准确，实现三维化的设计。三是结构学及力学。在进行机械零件创新自由设计时也要考虑到机械零件的受力以及在机械系统中的位置。因为机械零件的设计最终要运用到机械系统之中，只有了解和掌握结构学和力学知识才能作出更好的机械零件创新自由设计。
（四）机械零件创新自由设计理念。传统的机械零件创新设计具有随意性、经验性、感性和静态等特点，传统是机械零件设计的随意性较大，有些设计没有科学依据，只能凭借一些设计者的经验进行，传统的机械零件设计往往会带来加工费时、产生过多的废料，而不够人性化。机械零件设计加工完成后，也容易造成疲劳断裂、表面粗糙度较高、易腐蚀、重装失控等缺点。将现代化的机械零件创新自由设计理念融入到机械零件设计中，用发展、类比、逆向、发散的思维，进行机械零件创新设计，保障零件的性能参数和精度能够满足设计的要求，在节约零件成本的同时，提高设计效率，优化工艺路线。
参考文献
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论文作者:胡宏加
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/13
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