3D打印在機(jī)械上的應(yīng)用

劉丹+程碩

摘 要：現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品中，很多復(fù)雜且小的零件，不易加工?；蛘咝枰_模的件，小而精的零件等。這些件的統(tǒng)一特點(diǎn)是，做工較復(fù)雜，但卻不可或缺，開模等加工成本很高。且由于大部分是實(shí)驗(yàn)件，加工的量不大，且不能保證一次就可達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，后續(xù)還要經(jīng)過大量的更改，模具、加工等的費(fèi)用大大的增加。尤其是航空零件，因著所用材料等的不同，成本的消耗更是巨大。而3D打印機(jī)的出現(xiàn)，卻很好地解決了這些方面的問題，且價(jià)格便宜，在成本上有了大大降低。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；零件；3D打印

1 機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械制計(jì)繪制，從最開始的手繪制圖，后電腦的引進(jìn)，技術(shù)人員開始了在電腦上進(jìn)行繪制。CAXA/CAD等軟件的引進(jìn)大大提高了設(shè)計(jì)人員的水平，也進(jìn)一步提高了圖紙的質(zhì)量及加工的精度。

但CAXA/CAD等軟件，只是平面制圖，零件之間的配合上，只能靠圖紙的相互重疊。更有復(fù)雜但細(xì)小的件之間的配合，卻是很難細(xì)致，以至于零件間的配合出現(xiàn)了很大的問題。

3D制圖軟件的引進(jìn)，以其立體的適合感，設(shè)計(jì)方案的直觀性，被受廣大設(shè)計(jì)者的喜愛。是以，Pro/Engineer、solidworks等軟件，被現(xiàn)下的機(jī)械設(shè)計(jì)者普通采用。但由于加工的圖紙依然是平面圖紙的加工，所以設(shè)計(jì)好的零部件還一樣進(jìn)行加工。有時(shí)，零部件太小，導(dǎo)致加工很復(fù)雜。

圖1所示零件，為產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)中的一個(gè)小零件。此零件的縱向高度為12毫米，不大，結(jié)構(gòu)還比較復(fù)雜。機(jī)械加工十分費(fèi)時(shí)，縱然是數(shù)控機(jī)床加工，加工的編程也很是費(fèi)時(shí)。而且實(shí)驗(yàn)件也只能加工一兩個(gè)，機(jī)械加工費(fèi)時(shí)費(fèi)力很不值得。

其次，此件很小，成型的產(chǎn)品材質(zhì)為樹脂。所以，一般的加工廠家會(huì)建議開模來做。但由于此產(chǎn)品不可能一次成型，要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，是以模具的設(shè)計(jì)不可能一次就完成。而開一次模的費(fèi)用，將非常大。

2 3D打印

3D打印技術(shù)的現(xiàn)世，被譽(yù)為第三次工業(yè)革命的開始，以其獨(dú)特的技術(shù)迅速搶占各大頭條。3D打印技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末金屬或塑料等可粘性材料，通過噴頭或者激光束堆疊而成，F(xiàn)DM（熔融沉積成型）技術(shù)或SLA（立體光固化成型法）等技術(shù)。

隨著3D打印技術(shù)的提高，現(xiàn)下的FDM技術(shù)已有很大的提高，且激光技術(shù)的加入，更進(jìn)一步提高加工的精度。現(xiàn)下，大部分工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)，基本上都采SLA（光固化成型法）等加工方法。

3 樣件

現(xiàn)下一般的3D打印機(jī)均可在現(xiàn)實(shí)中購(gòu)買，且我國(guó)3D打印技術(shù)在國(guó)際上，已有相當(dāng)?shù)闹?。?dāng)我們運(yùn)用三維軟件將機(jī)械零部件建模好后，在三維軟件中將建好模的零件以stl格式進(jìn)行存檔。3D打印機(jī)與電腦連檔后，會(huì)對(duì)所識(shí)別的模型進(jìn)行打印，如圖2所示。

打印出來的件，經(jīng)過測(cè)量，與所要求的件，尺寸、配合等，都做得很好。而且通過這些零件，可以看出這個(gè)結(jié)構(gòu)及此零件相關(guān)的尺寸，是否對(duì)所做產(chǎn)品的貼合度更高。而且用3D打印機(jī)打印出來的件，用料不多，成本上大大降低。

4 結(jié)束語

3D打印機(jī)的現(xiàn)世，給廣大設(shè)計(jì)者提供了很多的方便。但現(xiàn)下的價(jià)格有些高，一般的家庭可能承受上有些問題。且技術(shù)上的高要求，距離普通人的生活，還有些遠(yuǎn)。但對(duì)于設(shè)計(jì)生產(chǎn)而言，其便利的方式，及價(jià)格，卻是很受歡迎。相信不久的將來，3D打印在機(jī)械上的應(yīng)用將會(huì)越來越多。

參考文獻(xiàn)

[1]黃建，姜山.3D打印技術(shù)將掀起第三次工業(yè)革命[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2013（1）：62-67.

[2]王雪瑩.3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J].中國(guó)高淅技術(shù)企業(yè)，2012，26（233）：3-5.

[3]王燦才.3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].絲網(wǎng)印刷，2012（09）.