- 相關推薦
3D打印對機械制造與自動化技術發展影響分析論文
摘要：隨著科技水平的不斷提高, 機械制造和自動化技術都隨之獲得了較快的發展。在這一發展過程當中, 3D打印技術為機械制造和自動化奠定了堅實的科技基礎。另外, 機械制造業還為3D打印技術的應用提供了廣闊的發展空間。基于此, 文中從3D打印具有的優勢出發, 重點研究了3D打印對機械制造及自動化造成的影響。
關鍵詞：3D打印; 機械制造; 自動化;
近年來, 由于世界金融市場越來越凸顯出不穩定的局面, 因此, 目前, 大多數國家已經開始加強重視制造業發展在促進國家社會發展中所發揮的重要作用, 并且構建出了興建機械制造和自動化產業的戰略規劃。并且將3D打印作為了重要發展項目。基于此, 3D打印逐漸成為了機械制造和自動化行業的熱點話題。3D打印是制造業進行技術改革的前身, 屬于一種能夠在最短的時間內形成模型的技術, 可以減少產品生產加工的時間, 從而不僅可以確保機械和自動化技術更加便捷, 而且還大大地提高了企業的經濟效益。
1 機械制造和自動化的簡介
機械制造及其自動化是一門研究機械制造理論、制造技術、自動化制造系統以及先進制造模式的學科。此學科融合了各個相關學科的最新發展, 從而使制造技術、制造系統以及制造模式的全新面貌展現了出來。機械制造及其自動化的目標十分明確, 就是利用計算機把機械設備同自動化相結合, 并形成了一系列的新型制造技術, 最后形成大型的計算機集成制造系統, 從而使傳統的機械加工實現了質的飛躍。
在機械制造的整個生產過程中, 現如今的機械制造行業開始同各種形式的新型技術相結合, 它是一項系統化的加工工程, 所應用的新型技術主要有機械制造、計算機、現代傳感、智能化生產與信息技術。另外, 對于產品原材料和制造工藝也應用了新型科技方法, 并且在實施自動化操作處理的過程中還需要使用機械設施。
機械制造操作實際上就是生產制造產品的過程, 關鍵在于使生產目標的有關尺寸大小、外觀、具體部位以及產品質量等方面得到完善, 讓產品的雛形轉化成成品或者是半成品, 由此可見, 產品的制造技術在整個機械生產過程中發揮著十分重要的作用。由于現代化產品要求產品必須具有較高的加工精度, 因此, 有必要將3D打印技術應用在機械生產過程中, 從而能夠大大地提高產品的生產效率。
2 3D打印的簡介
3D打印技術也叫作增材或者是增量加工技術, 它主要通過三維CAD模型數據和數字技術材料打印機來進行制造, 并且同大量學科相融合, 比方說, CAD模型的構建、接口軟件、測量、數字控制以及激光等。現階段, 此項技術在各個行業得到了廣泛應用。比方說, 工業設計、土木工程、醫療以及教育方面。
3D打印具備的特點主要體現如下:首先, 數字制造。基于有關軟件的支持, 促進商品結構向數字化方向轉變, 并且通過機器設施進行生產制造, 進而能夠構建成不同的組件, 另外, 通過互聯網傳輸數字化文件, 確保了制造的分散性;其次, 降維制造。在制造時對物體實施降維, 由三維結構向二維結構轉變, 然后進行逐層疊加, 從而形成了三維物品, 基于3D打印技術的支持, 無論結構多么復雜都能夠進行加工制造, 同時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現直接制造, 因此, 不僅簡化了組裝和拼接程序, 而且還提高了生產率[2]。
3 3D打印具有的優勢
3.1 定制化
傳統制造行業凸顯出來的最大特點就是通過大型的生產和集中設計來保證加工出來的產品更加具有經濟適用性, 從而可以使大多數人的具體需求得到滿足。但是, 由于受到制造技術的制約, 難以使產品實現獨特性和個性化。3D打印應用于文件設計時主要采用了計算機同網絡相結合的方法, 并針對個體情況進行實施, 這樣可以設計出理想的產品, 而且在整個過程中不會有成本和材料產生, 進而保證了私人訂制的有效實現[3]。
3.2 生態化
同傳統的機械制造和自動化技術進行比較可以得出, 3D打印利用設計的數字化文件能夠使機械制造產品的設計得到及時改善, 因此, 從形式上來看, 更加經濟、環保。增材制造技術的應用可以防止材料出現耗損的現象。另外, 因為是根據具體需求進行定制的, 所以, 有效地防止發生由于大規模生產的機械產品而對空間和環境造成影響。分布式3D打印可以保證機械制造企業在生產的過程中實現就近、就地取材, 這樣不僅節約了運輸成本, 而且也減少了碳排放量。因此, 從多個層面來看, 使機械制造中的工藝得到了完善[1]。
3.3 智能化
3D打印是基于計算機軟件設計中的數字文件對機械模具進行加工制造的, 其中原材料是新型粉末, 制造工具為3D打印設備, 通過軟件發出系統指令, 進而打印出需要加工的產品。毋庸置疑, 3D打印屬于一項具有代表性的現代數字制造技術, 同傳統機械制造和自動化中依靠流水線制造的技術存在著明顯的不同之處, 3D打印切實做到了制造上的實時實地按需生產, 從而凸顯出了機械制造技術的智能化。
4 3D打印的影響
4.1 對勞動力配置造成的影響
長期以來, 勞動力資源優勢始終是我國制造業實現快速發展的重要前提, 在這種情況下, 全球越來越多的跨國企業開始紛紛在我國投資合作, 因此, 機械制造業獲得了突飛猛進的發展。但是, 隨著科學技術的不斷發展和進步, 機械制造和自動化開始逐漸向信息化和智能化發展, 并且不再完全需要單純體力型的勞動資源。現如今, 大多數機械制造的環節更加依賴智力型資源, 基于此, 部分單純的體力型勞動資源一定會面臨失業。很長一段時期內, 我國一直缺少專業的技術人才資源, 進而阻礙了機械制造業的順利發展。基于3D打印技術的機械制造和自動化技術有效的省去了工藝環節, 節約了大部分的傳統工序, 以數字化生產技術為依托進行機械生產制造, 減少了以往制造過程中對流水生產線提出的需求。3D打印應用于機械制造業中大大降低了企業對體力勞動者的需求量, 企業往往喜歡采用更具機械化和自動化的生產工藝, 進而能夠降低勞動成本。除此之外, 隨著3D打印技術這種具有代表性的數字化技術的不斷完善以及廣泛應用, 體力勞動力資源閑置問題一定會變得越來越明顯。因此, 如何將傳統機械制造業中所需的閑置勞動力資源進行有機結合, 是對機械制造業的日后發展造成影響的關鍵議題[4]。
3D打印屬于一種集當代多種形式先進技術為一體的制造技術, 此項技術在促進機械制造和自動化的發展方面不能同技術人員的支持相脫離, 一直以來, 我國企業的科技研發水平均較低, 特別是專業水平較高的技術型人才十分短缺, 從某種程度上來看, 也會阻礙3D打印的進一步發展。實際上, 由于3D打印而造成的勞動力配置問題主要體現如下:首先是部分單純的加工型勞動力資源可能會面臨失業;其次, 由于缺乏技術水平較高的勞動力資源, 因此, 會制約機械制造業的發展。
4.2 科技創新
現如今, 對于3D打印技術來說, 最關鍵的就是設備的研發。當前, 從某種程度上來看, 我國3D打印設備的科技研發水平基本接近于國際先進水平, 但是在機械制造的總體精度和可靠性等方面的控制卻仍舊同國際頂尖水平存在著非常大的差距, 由此可見, 仍需進一步提高。3D打印應用于加工與制造機械產品時主要采用層層疊加的方法, 由于加工不同產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備必然會存在差別。采取何種手段研發出適合應用在企業本產品原材料的設備, 并且能夠確保較高的精準水平與可靠性是目前設備研發過程中需要解決的首要問題。除此之外, 材料科學的研究開發也屬于設備發展的關鍵。同傳統的機械制造進行比較可以看出, 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行結合, 同時還具有標準的物化性質。利用一些應用軟件, 比方說CAD和CAM等, 將模型拷貝到3D打印設備中, 先對參數進行設置, 然后再進行打印, 在確保控制和機械組件、打印頭、耗材以及介質等流程都達到自動化的情況下, 3D打印技術同機械制造和自動化的關聯一定會越來越穩定。由于不同生產加工范圍所使用的原材料也不完全同, 如果想將3D打印技術充分應用于企業機械制造加工領域, 首要工作就是采取合理有效的方法將與之相對應的原材料做到液化和粉末化。現階段, 隨著社會朝向多元化發展, 機械產品的類型也變得多種多樣, 因此, 與之相對應的原材料的研發必然是日后3D打印應用的關鍵所在。
5 結束語
綜上所述, 機械制造產業向智能化和數字化發展是制造業的未來發展趨勢, 要想確保此發展目標得以實現, 就必須將3D打印合理地應用到企業的發展中。盡管3D打印技術具有較多的優勢, 但是也會對機械制造和自動化造成不良影響。因此, 為了同科學技術以及時代的發展相適應, 一定要不斷地對機械制造和自動化技術加以改善, 從而推動3d打印技術為我國機械制造行業提供優質服務。
參考文獻
[1]王翔.3D打印對機械制造及自動化的影響[J].黑龍江科技信息, 2017 (03) :75.
[2]張均保.3D打印對機械制造及自動化的影響分析[J].中國高新區, 2017 (02) :103.
【3D打印對機械制造與自動化技術發展影響分析論文】相關文章：
機械制造自動化技術發展趨勢論文06-27
機械制造自動化的實際應用分析論文06-23
機械制造中影響產品質量的原因分析論文07-02
煤礦機械制造中機械自動化技術分析論文07-03
安全因素影響機械制造論文07-02
機械自動化機械制造論文07-03
關于機械制造與自動化的論文07-02
電氣自動化控制技術發展趨勢論文07-04