陳崇軍

摘 要：當前機械制造業(yè)的科技水平同過去相比不可同日而語。科技的發(fā)展必然會刺激機械制造業(yè)向前進步。3D打印技術是一種新科技、新技術，雖然在現(xiàn)階段還處于不斷改進和進步的階段，但是對機械制造業(yè)方方面面的影響是深遠的。文章將通過分析3D打印技術原理和優(yōu)勢，闡述3D打印技術對機械制造業(yè)的影響。

關鍵詞：機械制造；3D打?。挥绊?/p>

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0036-02

前言

3D打印技術的橫空出世是科技高速發(fā)展的結果。3D打印技術的獨特功能可以應用到多個領域，其中在機械制造業(yè)上，3D打印技術使機械制造業(yè)能夠走上新的巔峰。3D打印技術是一種以數(shù)字模型為基礎的條件上用金屬、塑料等材料進行粘合，通過逐層打印疊加的方式來構造物體的技術。

這一技術能夠用最快的速度實現(xiàn)模型的展現(xiàn)。而且3D打印技術能夠通過計算機進行成型模擬，減少了傳統(tǒng)制型所使用的模具等材料的使用。當前世界科技發(fā)展以“數(shù)字化”為核心理念。新能源、新材料和新機械等技術要求越來越多被提及和重視。這將是人類的“第三次工業(yè)革命”。3D打印技術的投入使用，對機械制造業(yè)的發(fā)展將起到提升作用，那么這一技術究竟會對機械制造業(yè)產生哪些影響？這是本文將敘述的內容。

1 我國機械制造業(yè)的概況

機械制造業(yè)的發(fā)展決定了一個國家的制造業(yè)的整體水平，在工業(yè)化之路上，我國機械制造業(yè)一直處在蓬勃發(fā)展階段，建國以來，我國機械制造業(yè)不斷取得突破和進步。

雖然我國機械制造業(yè)取得了長足的進步和發(fā)展，但是相對于歐美等發(fā)達國家還存在一定的差距，我國在一些大眾機械產品的建設和設計上存在明顯不足，隨著科技水平的發(fā)展，發(fā)達國家大量高科技的機械制造技術相應出現(xiàn)，這使得我國在一些技術含量較高的機械產品生產上面捉襟見肘。這也說明了我國機械制造業(yè)還處在傳統(tǒng)制造時期。

我國機械制造業(yè)生產的自動化和智能化相對不足和落后，一些機械制造需要大量的人力和物力，制造環(huán)節(jié)麻煩復雜，消耗了大量的資源和資金，這種生產模式很難提高機械制造業(yè)的經濟效益。

近年來，我國機械制造業(yè)注重對新技術的應用，比如領先的CIMS技術，這種技術CIMS是通過計算機集成技術將人、技術、經營管理三要素及其信息與物流有機集成并優(yōu)化運行的復雜的大系統(tǒng)。通俗來講就是要實現(xiàn)生產的智能化、信息化和自動化。[1]這一技術在一些大型機械制造企業(yè)已經得到重視并開始啟用，但在一些中小型的制造企業(yè)還是存在生產智能化與自動化的不足。這主要因為機床編程復雜，且可編程控制器使用率較低，導致制造業(yè)基礎自動化的普及還比較欠缺。

由此看來，我國機械制造業(yè)雖然一直在發(fā)展進步，但是在生產的智能化自動化領域明顯落后于世界潮流，相關核心技術使用上還存在一定的瓶頸，因此，我國機械制造業(yè)必須在平穩(wěn)進步的過程中，加大對機械制造業(yè)的改革，努力實現(xiàn)生產的自動化和智能化。

2 3D打印技術的優(yōu)勢

3D打印技術的應用是未來機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢，現(xiàn)在制造業(yè)已經朝著數(shù)據(jù)化的方向發(fā)展進步，3D打印技術在制造復雜物品時能夠降低成本，同時還能增加產品的多樣化，3D技術的設計空間還具有一定的廣闊性，其制作材料能夠無限組合，實現(xiàn)精確的實體復制，這在很大程度上能夠促進和提高制造業(yè)的創(chuàng)新能力。

3D技術的一大優(yōu)勢還在于制造端占用空間比較小，能夠實現(xiàn)便攜制造的模式，大大提高了工作效率。該技術可以加工傳統(tǒng)方法難以制造的零件。傳統(tǒng)制造零件的方式大多是采用模具，在面臨一些工序復雜的零件制造時存在一定的困難，極大地限制了加工水平的發(fā)展。與之不同的是3D打印技術獨特的立體打印技術能夠實現(xiàn)對復雜零件的復制，從而解決了這一加工難題。

3D打印技術能夠縮短制造準備和數(shù)據(jù)轉換的時間，能夠減少產品設計周期和實驗制造，能夠促進和配合機械制造業(yè)進行實驗性的制造，而且能夠縮短工期和降低成本，該技術的應用能夠刺激機械制造業(yè)的產品開發(fā)能力。

此外，3D打印技術具有制造速度快，適用性高的特點，該技術的優(yōu)勢能夠解決制造業(yè)在生產制造過程中各種缺陷。如一些復雜結構、零配件的制造，重型機械和一些高科技含量較高的機械都需要利用3D打印技術，其對提高機械產品的穩(wěn)固性和連接強度要遠遠高于傳統(tǒng)方法。因此，3D打印技術的優(yōu)勢能夠提高機械制造業(yè)的產品制造能力，豐富機械制造業(yè)的創(chuàng)新能力。

3 3D打印驅動控制原理

3D打印設備的構成與傳統(tǒng)打印機較為相似。3D打印機也是由控制電路、驅動電路、數(shù)據(jù)處理電路、電源及輸入輸出模塊這幾個部分構成的。

我們就以閃鑄Adventurer系列的3D打印機為例，這種打印機高溫噴頭比較特殊，而且由控制電路和輸出基板等部分組成，其重要控制是操作電腦完成，打印機可通過USB數(shù)據(jù)線插入電腦數(shù)據(jù)接口，也可以使用預先儲存下載的模型文件或者通過U盤、SD儲存卡等導入3D模型文件，操作人員可以通過LCD打印控制界面來進行控制打印。

3D打印機的電路板采用的是ATmega1280-16AU（16MHz）8位AVR微處理器，這個電路板能夠通過處理，將3D模型文件轉換成X、Y、Z軸的形式，并形成噴頭供料數(shù)據(jù)。[2]之后工件輸出基板會在X軸和Y軸上平面移動，系統(tǒng)會預先設置好高溫噴頭的供料的速度以及高溫噴頭垂直移動的速度，精準地噴在工件輸出基板上，然后最后要做的模型就順利形成了。

在進行3D模型打印時，材料放在兩個方向是向中間運動的輥輪上，兩個輥輪能夠對材料產生一定的摩擦力，料盤會對材料產生拉力，拉力和摩擦力共同作用產生了驅動力。

4 3D打印技術對機械制造業(yè)的影響

4.1 提升創(chuàng)新能力，實現(xiàn)生產智能化

（1）3D打印技術能夠激發(fā)機械制造業(yè)的創(chuàng)新能力，運用該技術的獨有優(yōu)勢，能夠快速完成原型制造，能夠更高效地將概念產品化為現(xiàn)實產品，我們可以在這個過程進行修改和重新設計，能夠激發(fā)設計人員的創(chuàng)新，該技術的普及將會改變傳統(tǒng)機械制造業(yè)產品的更新速度。

（2）制造業(yè)在生產制造機械之前需要進行設計，在制造業(yè)激烈競爭的大背景下，設計周期的長短直接關系到最終的產品效益。3D打印技術能夠憑借其高效的設計模型的能力，使產品的設計周期大大縮短，且降低設計成本，能夠擴大制造企業(yè)的經濟效益。

（3）3D打印技術未來會在制造業(yè)領域實現(xiàn)普及，該技術能夠實現(xiàn)機械制造的智能化和自動化，能夠降低人力資源的投入，一些模型機械的建造省去焊接、切割等流程，極大的減少了人力成本。此外該技術的運用，[3]能夠提升工業(yè)的精細化，能夠使機械制造業(yè)實現(xiàn)科技上的進步，實現(xiàn)智能化、自動化的生產模式。

4.2 降低生產成本，提升經濟效益

我國機械制造業(yè)的競爭還是比較激烈的，企業(yè)都希望通過降低成本，提高生產技術，以增強自身企業(yè)的競爭力。實際上，制造業(yè)的產品設計的成本還是比較昂貴的，尤其是科技含量較高的產品，其設計成本也是十分的高昂。而3D打印技術可以使產品在各個因素下都能夠快捷高效地整合生產，能夠降低設計成本。

3D的模型打印功能在前期制造階段實現(xiàn)對制造項目的審核和測試，如果產品不夠成熟可以及時加以修改或者重做，這些是傳統(tǒng)制造方式所不能夠做到的，過去沒有該技術的支撐，導致有些產品設計出現(xiàn)的問題直到產品完工后才發(fā)現(xiàn)，因此會造成更大的損失。所以3D打印技術的應用能夠有效降低設計的成本，還能避免制造錯誤帶來的損失。

此外，傳統(tǒng)的產品設計過程中，需要設計人員進行動手組裝，而且相關零部件還需要收集，經常出現(xiàn)零部件不全，拖延設計周期的情況，3D打印技術簡化了設計組裝的流程，該技術通過打印，提高了工作效率降低了成本。在傳統(tǒng)的產品制造過程中，還有一些產品需要分開制造，再進行統(tǒng)一安裝，3D打印技術的使用能夠直接整體地進行制造，大大縮短了工期，提高了經濟效益。

4.3 增強了工藝實現(xiàn)能力，制造體系或迎來改革

3D打印技術能夠提高產品設計廣度，在過去，一些產品設計者能夠設計和暢想出優(yōu)秀的產品，但是因為條件所束，不能夠實現(xiàn)，3D打印技術能夠使產品得到創(chuàng)新，提高了難加工材料可加工性，拓展了工程領域。并且該技術能制造出傳統(tǒng)工藝無法加工的零部件，能夠極大增強工藝實現(xiàn)能力。當前制造業(yè)正走向自動化和智能化之路，因此，我們必須好好利用這一技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)我國制造體系的改革。

5 結束語

總之，我國機械制造業(yè)的發(fā)展必將經歷改革，走向自動化、智能化的高科技之路。我國制造業(yè)的生產方式的改革需要以技術為支撐，科學為導向。3D打印技術開創(chuàng)了機械制造業(yè)的綠色的制造模式，實現(xiàn)了技術上的創(chuàng)新，使機械制造業(yè)邁向了新的臺階。此外，我們還應該深刻認識到，3D打印技術不是萬能的，既有優(yōu)點也有缺點，需要我們在實踐中認真分析研究其使用方法，努力發(fā)揮該技術的優(yōu)勢，從而提高我國機械制造業(yè)的實力。

參考文獻：

[1]文長久.淺析3D打印對機械制造及自動化的影響[J].科技展望，2016，26（6）：51-51.

[2]中國機械工程學會.3D打印打印未來[M].北京：中國科學技術出版社，2013：1-149.

[3]許廷濤.3D打印技術-產品設計新思維[J].全球IT新浪潮，2012（9）：5-7.