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3D打印技术对机械工程的影响

1.3D打印技术简介

3D打印技术，也叫三维打印技术，它与普通打印机工作原理基

本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过

电脑控制把打印材料“”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成

实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建

筑模型、汽车、巧克力甜品等。

每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特

殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉

末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状

态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被打印“”成型，

打印完毕后只要扫除松散的粉末即可刨“”出模型，而剩余粉末还可循

环利用。

三维打印技术的魅力在于它不需要在工厂操作，桌面打印机可以

打印出小物品，而且，人们可以将其放在办公室一角、商店甚至房子

里；而自行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品，则需要更大

的打印机和更大的放置空间。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直

接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的

研制周期，提高生产率和降低生产成本。

与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产

线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统

生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或

热交换器；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打

印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。

三维打印技术还有其他重要的优点。大多数金属和塑料零件为了

生产而设计，这就意味着它们会非常笨重，并且含有与制造有关但与

其功能无关的剩余物。三维打印技术不是这样的。在三维打印技术中，

原材料只为生产所需要的产品”，借用三维打印技术，他的团队生产

出的零件更加精细轻盈。当材料没有了生产限制后，就能以最优化的

方式来实现其功能，因此，与机器制造出的零件相比，打印出来的产

品的重量要轻60%，并且同样坚固。

2.机械工程目前的研究范围

机械工程以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实

践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修

理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。机械是现代社会进

行生产和服务的五大要素（人、资金、能源、材料和机械）之一，并

参与能量和材料的生产。

机械工程的学科内容，按工作性质可分为以下方面：①建立和发

展可实际和直接应用于机械工程的工程理论基础。如工程力学、流体

力学、工程材料学、材料力学、燃烧学、传热学、热力学、摩擦学、

机构学、机械原理、机械零件、金属工艺学和非金属工艺学等。②研

究、设计和发展新机械产品，改进现有机械产品和生产新一代机械产

品，以适应当前和未来的需要。③机械产品的生产，如生产设施的规

划和实现、生产计划的制订和生产调度、编制和贯彻制造工艺、设计

和制造工艺装备、确定劳动定额和材料定额以及加工、装配、包装和

检验等。④机械制造企业的经营和管理，如确定生产方式、产品销售

以及生产运行管理等。⑤机械产品的应用，如选择、订购、验收、安

装、调整、操作、维修和改造各产业所使用的机械产品和成套机械设

备。⑥研究机械产品在制造和使用过程中所产生的环境污染和自然资

源过度耗费问题及处理措施。因此，机械工程是一个很大而且很宽泛

的概念。

3.3D打印技术对机械工程的影响

3D打印技术有其独特的优势和魅力。英国《经济学人》曾如此

描述3D打印技术对传统生产方式的影响：未来的工厂，大多数的工

作将不是在车间完成，而是在办公室展开，那里会坐满设计师、工程

师、IT专家、物流专家、营销人员和其他专业人士。3D打印技术可

以为汽车公司制造自动变速箱的壳体。如果按照传统方式生产，仅开

模具的花费就很大，并且周期长，而采用3D打印技术，很快就能拿

到模具，价格相对低廉，性能也能达到设计预期要求。

然而，虽然3D打印技术有其一定的优点，但是人们过分夸大了

3D打印的影响。首先是3D打印机的价格较高，大多数桌面级3D打

印机的售价在2万元人民币左右，但是对于桌面级3D打印机来说，

由于仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限。3d