3D打印对机械制造及自动化的影响研究

张 凤

（金肯职业技术学院,南京 211156）

近年来，由于世界金融市场越来越凸显出不稳定的局面，因此，目前，大多数国家已经开始加强重视制造业发展在促进国家社会发展中所发挥的重要作用，并且构建出了兴建机械制造和自动化产业的战略规划。并且将3D打印作为了重要发展项目。基于此，3D打印逐渐成为了机械制造和自动化行业的热点话题。3D打印是制造业进行技术改革的前身，属于一种能够在最短的时间内形成模型的技术，可以减少产品生产加工的时间，从而不仅可以确保机械和自动化技术更加便捷，而且还大大地提高了企业的经济效益。

1 机械制造和自动化的简介

机械制造及其自动化是一门研究机械制造理论、制造技术、自动化制造系统以及先进制造模式的学科。此学科融合了各个相关学科的最新发展，从而使制造技术、制造系统以及制造模式的全新面貌展现了出来。机械制造及其自动化的目标十分明确，就是利用计算机把机械设备同自动化相结合，并形成了一系列的新型制造技术，最后形成大型的计算机集成制造系统，从而使传统的机械加工实现了质的飞跃。

在机械制造的整个生产过程中，现如今的机械制造行业开始同各种形式的新型技术相结合，它是一项系统化的加工工程，所应用的新型技术主要有机械制造、计算机、现代传感、智能化生产与信息技术。另外，对于产品原材料和制造工艺也应用了新型科技方法，并且在实施自动化操作处理的过程中还需要使用机械设施。

机械制造操作实际上就是生产制造产品的过程，关键在于使生产目标的有关尺寸大小、外观、具体部位以及产品质量等方面得到完善，让产品的雏形转化成成品或者是半成品，由此可见，产品的制造技术在整个机械生产过程中发挥着十分重要的作用。由于现代化产品要求产品必须具有较高的加工精度，因此，有必要将3D打印技术应用在机械生产过程中，从而能够大大地提高产品的生产效率。

2 3D打印的简介

3D打印技术也叫作增材或者是增量加工技术，它主要通过三维CAD模型数据和数字技术材料打印机来进行制造，并且同大量学科相融合，比方说，CAD模型的构建、接口软件、测量、数字控制以及激光等。现阶段，此项技术在各个行业得到了广泛应用。比方说，工业设计、土木工程、医疗以及教育方面。

3D打印具备的特点主要体现如下：首先，数字制造。基于有关软件的支持，促进商品结构向数字化方向转变，并且通过机器设施进行生产制造，进而能够构建成不同的组件，另外，通过互联网传输数字化文件，确保了制造的分散性；其次，降维制造。在制造时对物体实施降维，由三维结构向二维结构转变，然后进行逐层叠加，从而形成了三维物品，基于3D打印技术的支持，无论结构多么复杂都能够进行加工制造，同时还提高了制造的柔性化；最后，直接制造。就所有组件而言，都能够通过打印来实现直接制造，因此，不仅简化了组装和拼接程序，而且还提高了生产率[2]。

3 3D打印具有的优势

3.1 定制化

传统制造行业凸显出来的最大特点就是通过大型的生产和集中设计来保证加工出来的产品更加具有经济适用性，从而可以使大多数人的具体需求得到满足。但是，由于受到制造技术的制约，难以使产品实现独特性和个性化。3D打印应用于文件设计时主要采用了计算机同网络相结合的方法，并针对个体情况进行实施，这样可以设计出理想的产品，而且在整个过程中不会有成本和材料产生，进而保证了私人订制的有效实现[3]。

3.2 生态化

同传统的机械制造和自动化技术进行比较可以得出，3D打印利用设计的数字化文件能够使机械制造产品的设计得到及时改善，因此，从形式上来看，更加经济、环保。增材制造技术的应用可以防止材料出现耗损的现象。另外，因为是根据具体需求进行定制的，所以，有效地防止发生由于大规模生产的机械产品而对空间和环境造成影响。分布式3D打印可以保证机械制造企业在生产的过程中实现就近、就地取材，这样不仅节约了运输成本，而且也减少了碳排放量。因此，从多个层面来看，使机械制造中的工艺得到了完善[1]。

3.3 智能化

3D打印是基于计算机软件设计中的数字文件对机械模具进行加工制造的，其中原材料是新型粉末，制造工具为3D打印设备，通过软件发出系统指令，进而打印出需要加工的产品。毋庸置疑，3D打印属于一项具有代表性的现代数字制造技术，同传统机械制造和自动化中依靠流水线制造的技术存在着明显的不同之处，3D打印切实做到了制造上的实时实地按需生产，从而凸显出了机械制造技术的智能化。

4 3D打印的影响

4.1 对劳动力配置造成的影响

长期以来，劳动力资源优势始终是我国制造业实现快速发展的重要前提，在这种情况下，全球越来越多的跨国企业开始纷纷在我国投资合作，因此，机械制造业获得了突飞猛进的发展。但是，随着科学技术的不断发展和进步，机械制造和自动化开始逐渐向信息化和智能化发展，并且不再完全需要单纯体力型的劳动资源。现如今，大多数机械制造的环节更加依赖智力型资源，基于此，部分单纯的体力型劳动资源一定会面临失业。很长一段时期内，我国一直缺少专业的技术人才资源，进而阻碍了机械制造业的顺利发展。基于3D打印技术的机械制造和自动化技术有效的省去了工艺环节，节约了大部分的传统工序，以数字化生产技术为依托进行机械生产制造，减少了以往制造过程中对流水生产线提出的需求。3D 打印应用于机械制造业中大大降低了企业对体力劳动者的需求量，企业往往喜欢采用更具机械化和自动化的生产工艺，进而能够降低劳动成本。除此之外，随着3D打印技术这种具有代表性的数字化技术的不断完善以及广泛应用，体力劳动力资源闲置问题一定会变得越来越明显。因此，如何将传统机械制造业中所需的闲置劳动力资源进行有机结合，是对机械制造业的日后发展造成影响的关键议题[4]。

3D打印属于一种集当代多种形式先进技术为一体的制造技术，此项技术在促进机械制造和自动化的发展方面不能同技术人员的支持相脱离，一直以来，我国企业的科技研发水平均较低，特别是专业水平较高的技术型人才十分短缺，从某种程度上来看，也会阻碍3D打印的进一步发展。实际上，由于3D打印而造成的劳动力配置问题主要体现如下：首先是部分单纯的加工型劳动力资源可能会面临失业；其次，由于缺乏技术水平较高的劳动力资源，因此，会制约机械制造业的发展。

4.2 科技创新

现如今，对于3D打印技术来说，最关键的就是设备的研发。当前，从某种程度上来看，我国3D打印设备的科技研发水平基本接近于国际先进水平，但是在机械制造的总体精度和可靠性等方面的控制却仍旧同国际顶尖水平存在着非常大的差距，由此可见，仍需进一步提高。3D打印应用于加工与制造机械产品时主要采用层层叠加的方法，由于加工不同产品的过程中所使用的原材料也不同，因此，3D打印原材料的载体设备必然会存在差别。采取何种手段研发出适合应用在企业本产品原材料的设备，并且能够确保较高的精准水平与可靠性是目前设备研发过程中需要解决的首要问题。除此之外，材料科学的研究开发也属于设备发展的关键。同传统的机械制造进行比较可以看出，3D 打印所使用的材料较易做到液化或者是粉末化，并且能够在打印完成之后再次进行结合，同时还具有标准的物化性质。利用一些应用软件，比方说CAD和CAM 等，将模型拷贝到3D打印设备中，先对参数进行设置，然后再进行打印，在确保控制和机械组件、打印头、耗材以及介质等流程都达到自动化的情况下，3D打印技术同机械制造和自动化的关联一定会越来越稳定。由于不同生产加工范围所使用的原材料也不完全同，如果想将3D打印技术充分应用于企业机械制造加工领域，首要工作就是采取合理有效的方法将与之相对应的原材料做到液化和粉末化。现阶段，随着社会朝向多元化发展，机械产品的类型也变得多种多样，因此，与之相对应的原材料的研发必然是日后3D打印应用的关键所在。

5 结束语

综上所述，机械制造产业向智能化和数字化发展是制造业的未来发展趋势，要想确保此发展目标得以实现，就必须将3D打印合理地应用到企业的发展中。尽管3D打印技术具有较多的优势，但是也会对机械制造和自动化造成不良影响。因此，为了同科学技术以及时代的发展相适应，一定要不断地对机械制造和自动化技术加以改善，从而推动3d打印技术为我国机械制造行业提供优质服务。

[1]王翔.3D打印对机械制造及自动化的影响[J].黑龙江科技信息,2017(03):75.

[2]张均保.3D打印对机械制造及自动化的影响分析[J].中国高新区,2017(02):103.