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3D打印對(duì)機(jī)械制造與自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展影響分析論文
摘要：隨著科技水平的不斷提高, 機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)都隨之獲得了較快的發(fā)展。在這一發(fā)展過程當(dāng)中, 3D打印技術(shù)為機(jī)械制造和自動(dòng)化奠定了堅(jiān)實(shí)的科技基礎(chǔ)。另外, 機(jī)械制造業(yè)還為3D打印技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。基于此, 文中從3D打印具有的優(yōu)勢(shì)出發(fā), 重點(diǎn)研究了3D打印對(duì)機(jī)械制造及自動(dòng)化造成的影響。
關(guān)鍵詞：3D打印; 機(jī)械制造; 自動(dòng)化;
近年來, 由于世界金融市場(chǎng)越來越凸顯出不穩(wěn)定的局面, 因此, 目前, 大多數(shù)國(guó)家已經(jīng)開始加強(qiáng)重視制造業(yè)發(fā)展在促進(jìn)國(guó)家社會(huì)發(fā)展中所發(fā)揮的重要作用, 并且構(gòu)建出了興建機(jī)械制造和自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃。并且將3D打印作為了重要發(fā)展項(xiàng)目�；诖�, 3D打印逐漸成為了機(jī)械制造和自動(dòng)化行業(yè)的熱點(diǎn)話題。3D打印是制造業(yè)進(jìn)行技術(shù)改革的前身, 屬于一種能夠在最短的時(shí)間內(nèi)形成模型的技術(shù), 可以減少產(chǎn)品生產(chǎn)加工的時(shí)間, 從而不僅可以確保機(jī)械和自動(dòng)化技術(shù)更加便捷, 而且還大大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
1 機(jī)械制造和自動(dòng)化的簡(jiǎn)介
機(jī)械制造及其自動(dòng)化是一門研究機(jī)械制造理論、制造技術(shù)、自動(dòng)化制造系統(tǒng)以及先進(jìn)制造模式的學(xué)科。此學(xué)科融合了各個(gè)相關(guān)學(xué)科的最新發(fā)展, 從而使制造技術(shù)、制造系統(tǒng)以及制造模式的全新面貌展現(xiàn)了出來。機(jī)械制造及其自動(dòng)化的目標(biāo)十分明確, 就是利用計(jì)算機(jī)把機(jī)械設(shè)備同自動(dòng)化相結(jié)合, 并形成了一系列的新型制造技術(shù), 最后形成大型的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng), 從而使傳統(tǒng)的機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
在機(jī)械制造的整個(gè)生產(chǎn)過程中, 現(xiàn)如今的機(jī)械制造行業(yè)開始同各種形式的新型技術(shù)相結(jié)合, 它是一項(xiàng)系統(tǒng)化的加工工程, 所應(yīng)用的新型技術(shù)主要有機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代傳感、智能化生產(chǎn)與信息技術(shù)。另外, 對(duì)于產(chǎn)品原材料和制造工藝也應(yīng)用了新型科技方法, 并且在實(shí)施自動(dòng)化操作處理的過程中還需要使用機(jī)械設(shè)施。
機(jī)械制造操作實(shí)際上就是生產(chǎn)制造產(chǎn)品的過程, 關(guān)鍵在于使生產(chǎn)目標(biāo)的有關(guān)尺寸大小、外觀、具體部位以及產(chǎn)品質(zhì)量等方面得到完善, 讓產(chǎn)品的雛形轉(zhuǎn)化成成品或者是半成品, 由此可見, 產(chǎn)品的制造技術(shù)在整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)過程中發(fā)揮著十分重要的作用。由于現(xiàn)代化產(chǎn)品要求產(chǎn)品必須具有較高的加工精度, 因此, 有必要將3D打印技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械生產(chǎn)過程中, 從而能夠大大地提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
2 3D打印的簡(jiǎn)介
3D打印技術(shù)也叫作增材或者是增量加工技術(shù), 它主要通過三維CAD模型數(shù)據(jù)和數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來進(jìn)行制造, 并且同大量學(xué)科相融合, 比方說, CAD模型的構(gòu)建、接口軟件、測(cè)量、數(shù)字控制以及激光等�，F(xiàn)階段, 此項(xiàng)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。比方說, 工業(yè)設(shè)計(jì)、土木工程、醫(yī)療以及教育方面。
3D打印具備的特點(diǎn)主要體現(xiàn)如下:首先, 數(shù)字制造。基于有關(guān)軟件的支持, 促進(jìn)商品結(jié)構(gòu)向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變, 并且通過機(jī)器設(shè)施進(jìn)行生產(chǎn)制造, 進(jìn)而能夠構(gòu)建成不同的組件, 另外, 通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)字化文件, 確保了制造的分散性;其次, 降維制造。在制造時(shí)對(duì)物體實(shí)施降維, 由三維結(jié)構(gòu)向二維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變, 然后進(jìn)行逐層疊加, 從而形成了三維物品, 基于3D打印技術(shù)的支持, 無論結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜都能夠進(jìn)行加工制造, 同時(shí)還提高了制造的柔性化;最后, 直接制造。就所有組件而言, 都能夠通過打印來實(shí)現(xiàn)直接制造, 因此, 不僅簡(jiǎn)化了組裝和拼接程序, 而且還提高了生產(chǎn)率[2]。
3 3D打印具有的優(yōu)勢(shì)
3.1 定制化
傳統(tǒng)制造行業(yè)凸顯出來的最大特點(diǎn)就是通過大型的生產(chǎn)和集中設(shè)計(jì)來保證加工出來的產(chǎn)品更加具有經(jīng)濟(jì)適用性, 從而可以使大多數(shù)人的具體需求得到滿足。但是, 由于受到制造技術(shù)的制約, 難以使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)獨(dú)特性和個(gè)性化。3D打印應(yīng)用于文件設(shè)計(jì)時(shí)主要采用了計(jì)算機(jī)同網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法, 并針對(duì)個(gè)體情況進(jìn)行實(shí)施, 這樣可以設(shè)計(jì)出理想的產(chǎn)品, 而且在整個(gè)過程中不會(huì)有成本和材料產(chǎn)生, 進(jìn)而保證了私人訂制的有效實(shí)現(xiàn)[3]。
3.2 生態(tài)化
同傳統(tǒng)的機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行比較可以得出, 3D打印利用設(shè)計(jì)的數(shù)字化文件能夠使機(jī)械制造產(chǎn)品的設(shè)計(jì)得到及時(shí)改善, 因此, 從形式上來看, 更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。增材制造技術(shù)的應(yīng)用可以防止材料出現(xiàn)耗損的現(xiàn)象。另外, 因?yàn)槭歉鶕?jù)具體需求進(jìn)行定制的, 所以, 有效地防止發(fā)生由于大規(guī)模生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品而對(duì)空間和環(huán)境造成影響。分布式3D打印可以保證機(jī)械制造企業(yè)在生產(chǎn)的過程中實(shí)現(xiàn)就近、就地取材, 這樣不僅節(jié)約了運(yùn)輸成本, 而且也減少了碳排放量。因此, 從多個(gè)層面來看, 使機(jī)械制造中的工藝得到了完善[1]。
3.3 智能化
3D打印是基于計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的數(shù)字文件對(duì)機(jī)械模具進(jìn)行加工制造的, 其中原材料是新型粉末, 制造工具為3D打印設(shè)備, 通過軟件發(fā)出系統(tǒng)指令, 進(jìn)而打印出需要加工的產(chǎn)品。毋庸置疑, 3D打印屬于一項(xiàng)具有代表性的現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù), 同傳統(tǒng)機(jī)械制造和自動(dòng)化中依靠流水線制造的技術(shù)存在著明顯的不同之處, 3D打印切實(shí)做到了制造上的實(shí)時(shí)實(shí)地按需生產(chǎn), 從而凸顯出了機(jī)械制造技術(shù)的智能化。
4 3D打印的影響
4.1 對(duì)勞動(dòng)力配置造成的影響
長(zhǎng)期以來, 勞動(dòng)力資源優(yōu)勢(shì)始終是我國(guó)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展的重要前提, 在這種情況下, 全球越來越多的跨國(guó)企業(yè)開始紛紛在我國(guó)投資合作, 因此, 機(jī)械制造業(yè)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但是, 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步, 機(jī)械制造和自動(dòng)化開始逐漸向信息化和智能化發(fā)展, 并且不再完全需要單純體力型的勞動(dòng)資源�，F(xiàn)如今, 大多數(shù)機(jī)械制造的環(huán)節(jié)更加依賴智力型資源, 基于此, 部分單純的體力型勞動(dòng)資源一定會(huì)面臨失業(yè)。很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi), 我國(guó)一直缺少專業(yè)的技術(shù)人才資源, 進(jìn)而阻礙了機(jī)械制造業(yè)的順利發(fā)展�；�3D打印技術(shù)的機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)有效的省去了工藝環(huán)節(jié), 節(jié)約了大部分的傳統(tǒng)工序, 以數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)為依托進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)制造, 減少了以往制造過程中對(duì)流水生產(chǎn)線提出的需求。3D打印應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中大大降低了企業(yè)對(duì)體力勞動(dòng)者的需求量, 企業(yè)往往喜歡采用更具機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)工藝, 進(jìn)而能夠降低勞動(dòng)成本。除此之外, 隨著3D打印技術(shù)這種具有代表性的數(shù)字化技術(shù)的不斷完善以及廣泛應(yīng)用, 體力勞動(dòng)力資源閑置問題一定會(huì)變得越來越明顯。因此, 如何將傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中所需的閑置勞動(dòng)力資源進(jìn)行有機(jī)結(jié)合, 是對(duì)機(jī)械制造業(yè)的日后發(fā)展造成影響的關(guān)鍵議題[4]。
3D打印屬于一種集當(dāng)代多種形式先進(jìn)技術(shù)為一體的制造技術(shù), 此項(xiàng)技術(shù)在促進(jìn)機(jī)械制造和自動(dòng)化的發(fā)展方面不能同技術(shù)人員的支持相脫離, 一直以來, 我國(guó)企業(yè)的科技研發(fā)水平均較低, 特別是專業(yè)水平較高的技術(shù)型人才十分短缺, 從某種程度上來看, 也會(huì)阻礙3D打印的進(jìn)一步發(fā)展。實(shí)際上, 由于3D打印而造成的勞動(dòng)力配置問題主要體現(xiàn)如下:首先是部分單純的加工型勞動(dòng)力資源可能會(huì)面臨失業(yè);其次, 由于缺乏技術(shù)水平較高的勞動(dòng)力資源, 因此, 會(huì)制約機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。
4.2 科技創(chuàng)新
現(xiàn)如今, 對(duì)于3D打印技術(shù)來說, 最關(guān)鍵的就是設(shè)備的研發(fā)。當(dāng)前, 從某種程度上來看, 我國(guó)3D打印設(shè)備的科技研發(fā)水平基本接近于國(guó)際先進(jìn)水平, 但是在機(jī)械制造的總體精度和可靠性等方面的控制卻仍舊同國(guó)際頂尖水平存在著非常大的差距, 由此可見, 仍需進(jìn)一步提高。3D打印應(yīng)用于加工與制造機(jī)械產(chǎn)品時(shí)主要采用層層疊加的方法, 由于加工不同產(chǎn)品的過程中所使用的原材料也不同, 因此, 3D打印原材料的載體設(shè)備必然會(huì)存在差別。采取何種手段研發(fā)出適合應(yīng)用在企業(yè)本產(chǎn)品原材料的設(shè)備, 并且能夠確保較高的精準(zhǔn)水平與可靠性是目前設(shè)備研發(fā)過程中需要解決的首要問題。除此之外, 材料科學(xué)的研究開發(fā)也屬于設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵。同傳統(tǒng)的機(jī)械制造進(jìn)行比較可以看出, 3D打印所使用的材料較易做到液化或者是粉末化, 并且能夠在打印完成之后再次進(jìn)行結(jié)合, 同時(shí)還具有標(biāo)準(zhǔn)的物化性質(zhì)。利用一些應(yīng)用軟件, 比方說CAD和CAM等, 將模型拷貝到3D打印設(shè)備中, 先對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置, 然后再進(jìn)行打印, 在確�？刂坪蜋C(jī)械組件、打印頭、耗材以及介質(zhì)等流程都達(dá)到自動(dòng)化的情況下, 3D打印技術(shù)同機(jī)械制造和自動(dòng)化的關(guān)聯(lián)一定會(huì)越來越穩(wěn)定。由于不同生產(chǎn)加工范圍所使用的原材料也不完全同, 如果想將3D打印技術(shù)充分應(yīng)用于企業(yè)機(jī)械制造加工領(lǐng)域, 首要工作就是采取合理有效的方法將與之相對(duì)應(yīng)的原材料做到液化和粉末化�，F(xiàn)階段, 隨著社會(huì)朝向多元化發(fā)展, 機(jī)械產(chǎn)品的類型也變得多種多樣, 因此, 與之相對(duì)應(yīng)的原材料的研發(fā)必然是日后3D打印應(yīng)用的關(guān)鍵所在。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述, 機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)向智能化和數(shù)字化發(fā)展是制造業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì), 要想確保此發(fā)展目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn), 就必須將3D打印合理地應(yīng)用到企業(yè)的發(fā)展中。盡管3D打印技術(shù)具有較多的優(yōu)勢(shì), 但是也會(huì)對(duì)機(jī)械制造和自動(dòng)化造成不良影響。因此, 為了同科學(xué)技術(shù)以及時(shí)代的發(fā)展相適應(yīng), 一定要不斷地對(duì)機(jī)械制造和自動(dòng)化技術(shù)加以改善, 從而推動(dòng)3d打印技術(shù)為我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]王翔.3D打印對(duì)機(jī)械制造及自動(dòng)化的影響[J].黑龍江科技信息, 2017 (03) :75.
[2]張均保.3D打印對(duì)機(jī)械制造及自動(dòng)化的影響分析[J].中國(guó)高新區(qū), 2017 (02) :103.
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