论3D打印的发展与制造领域可行性应用

范振桥

摘 要：介绍关于3D打印技术在制造业的相关领域有关发展应用的现状，以及当前还存在的很多问题是非常有必要的，现如今处于智能制造的大背景下，分析未来的3D打印技术发展是重中之重，3D打印技术与传统的制造技术和互联网技术的相融合的探究方法是发展的大趋势，阐述关于3D打印技术产业化应用的研究方向。本篇文章将对于3D打印技术在未来的发展以及制造领域的相关应用进行探究，希望能够对之后的发展做出帮助。

关键词：3D打印技术;增材制造;快速成型;制造业

前言：3D打印技术体现出来的思想是降维制造，它表现在三维的电子模型转化成了二维层片，然后进行了分层制造，通过不断的改变形成了三维实体，3D打印技术的发展是建立在多个学科的领域，技术支撑的主要包含的技术有信息技術、材料科学以及精密机械。信息技术这方面必须采用先进的设计软件和数字化工具，材料的使用上需要用液化、丝化或者粉末化的形式，机械设备在使用的过程当中必须是具备高精密，高稳定性的。3D打印技术是完美的实现了从虚拟数字化实体模型到产品的直接转化的生产流程非常简化，在研发过程当中的时期也是比较短的，成本也降低了很多，实现了很多复杂零件的直接生产，这对于面向未来的推动作用有极大的帮助，在实际的生产过程中，是可以实现生产中零浪费的，留在制造模具使用传统生产工艺过程当中，在接到订单之后，制造商需要对这个接单中的内容进行审核，通过之后会根据计划进度表进行确定，最后反馈给客户进行定稿，认定之后才能够进行后续的生产，进而准备加工流程。当采用了这项传统的技术进行制造时，会需要的人力物力成本非常多，并且生产周期偏长，这就明显的对比出了3D打印技术的优势。

一、3D打印在制造领域的发展现状

3D打印技术应用于复杂的模具制造，在3d打印技术的帮助下，可以采用不一样的工艺方法进行翻制模具，并且这个优势在复杂的模具制造当中凸显出来的作用是非常明显的，这是传统的制造工艺方法，不能实现的也是3d打印技术在模具行业中的一项突出的亮点，3D打印技术能够使得模具局部降温并且快速冷冻，可以将零件的排气结构更好的优化，缩短成型的周期，同时将传统的技术进行了革命性的变更。

3D打印技术还可以应用于非充气轮胎制造，3D打印在非充气轮胎中，成功的应用可以引起整个轮胎成型加工工艺技术的全面改革，除此之外，当前已经实现了很多高科技的技术，使得轮胎的制造行业能够顺利的发展，带来巨大的改变。在建筑业的制造过程当中，也能够应用到3D打印技术，可以利用它将混凝土这一全新的施工方式技术颠覆传统的模式，未来也能够通过3D打印造出普通百姓能够住得起的房子，除此之外，还可以应用到军事装备制造，比如说中国使用这项技术和高强度钛合金粉末相结合，完成了飞机起落架的制造以及改进，然而美国已经将这项技术送入到了国际空间站。

二、3D打印在实际应用过程当中存在的问题

2.1 3D打印在模具生产应用中的问题

由于3D打印技术的应用，可以有效地减少在模具生产当中的相关工艺流程，可以从计算机图形数据中直接观察到零件的形状，能够大大的缩短研发的周期，但是在效率精度稳定性等方面，这个技术还需要和传统的技术做出更好的对比，除此之外，对于模具制造行业来说，耗材的价格也是必须考察的。主要表现在模具的零件尺寸受限，模具制品的力学性能很难保证，当前所能达到的尺寸，精度和表面粗糙度还不能够满足于生产的需求，这也是限制3D打印技术在这方面发展过程中的一个关键问题。

2.2 3D打印在机械制造过程中的问题

对于现如今3D打印技术的发展来说，还是比较单一，效率也并不高的。它主要的能源是依赖激光，然而这项技术并不成熟，长期使用下来的费用比较高，技术也相当复杂，除此之外，在制造的过程当中打印的精度和效率会受到弓箭的相关影响，使得造成了打印效率和精度互相冲突，而且当前的3D打印技术并没有办法和传统的技术一样去生产大量的零件。

2.3 3D打印在材料应用中的弊端

当前主要应用的材料是金属粉末，这个材料是主要依靠的是进口，并且在工业的使用过程当中，价格非常昂贵，耗材同样昂贵，当前消费类的3D打印材料种类比较少，并且有关的材料还存在着有害气体散发的风险，并没有办法满足于当前工业的发展需求，然而，一次性的设备投入，对于昂贵的耗材购买，这将限制了3D打印技术的应用，除此之外，3D打印技术在打印零件的时候并没有办法实现和零件使用的材料是一样这个要求，这也会提升成本。

2.4 3D打印自动化控制系统有待完善

信息技术物化形态的计算机是3D打印技术发展的重要支撑，当前的自动化控制系统还并不成熟，主要表现在计算机中的三维模型勾线并不完美，所以在之后的发展过程当中，需要将这部分进行很好的完善，才能够使得3D打印技术不断的发展。

三、3D打印技术在未来的发展方向

3.1快速修复

在3D打印技术应用的过程当中，他可以将贵重的部件修复，还可以延长关键零件的使用寿命，降低设备的维修成本等，对于很多比较短缺的大型固定设备来说，可以实现现场维修。

3.2快速制造

3D打印应用可以解决客户对于备件的依赖性，减少客户的库存量，传统制造业中的产品发货需要配备一定数量的库存，但是随着产品的更新换代，很多人对于备件的数量要求在不断的提高，这也会增大成本，这就需要3D打印技术在制造业方面可以向直接打印方向去发展。

3.3协同设计与私人定制

3D打印技术需要在不断的发展过程中进行创新，它可以在一定的程度上解决传统技术不能解决的问题，它能够满足消费者的需求，在随着互联网以及有关技术的发展过程当中，将来会能够以全新的生产模式和和商业模式融入到3D打印技术当中。

3.4与传统模式相结合

3D打印技术和传统的方式进行结合，这是因为3D打印技术在制造过程当中并不能进行批量的生产，制造行业可以首先应用3D打印技术进行样品的生产，如果可以确定这项产品能够批量生产的时候，就利用传统的方式进行生产，通过这样的结合工作效率，才能够提高，实现复杂金属零件的高精度制造。

3.5逆向制造

逆向工程技术可以快速制造，并且能够批量的生产，这项技术主要采用了3D扫描和3D打印技术融合的方式，将本来已经拥有的食物模型通过扫描之后，经过获取信息，开展后续的分析和制造，进而生产出产品，对于产品的升级放大以及技术引进都具有非常重要的意义，相关领域在应用过程中已经具备了成熟性的应用。

总结：3D打印技术在发展的过程中受到人的青睐，他利用了精准的数字技术，通过多种的创新设计，解放了思维，也能丰富生活在未来的技术领域当中，将能够以更加经济实用以及适应的模式融入到社会当中，在发展过程当中，他的制约因素主要是由于形状与结构的复杂程度和批量的大小，然而这是和3D打印技术的材料效率，精度的提升有紧密关系的，在之后的技术发展过程当中，应当将这方面作为目标进行改正，不断地发展成有利于科技发展的应用，未来也能够在相关的领域朝着个性化，创新化和网络化的模式发展，进而提高生产过程的效率。并且他是对于创新技术的发展和创新人才培养有实际的意义，在未来研发新产品的时候，可以通过这项技术制造产品，然后利用传统的技术进行批量生产，通过3D打印技术和传统技术的共同作用，能够有助于加快产品的上市时间，提高经济效率，这样在之后的制造业发展过程当中也能够理性和科学的面对与发展，制定符合行业发展的道路，为我国绿色制造打造战略目标。

参考文献：

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[2]黄建社，洪铃燕.3D打印技术在服装设计的发展趋势[J].西部皮革，2020，42（15）：45.

（河南工学院   河南  新乡  453003）