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3D打印对机械制造及自动化的影响探析

13D打印技术原理

3D打印技术又可称为3DP,即快速成型技术,是一种以数字模型文

件为依据,以可粘合材料为主要工具,将可粘合材料逐层打印进行完

整物体构造的技术。常用的粘合材料主要为塑料、粉末状金属。一

般来说,3D打印需要依靠数字技术材料打印机进行物体制造。

23D打印对机械制造及自动化的影响

2.1改善机械制造布局

直接制造是3D打印技术的突出特点,其可以在计算机软件控制下

直接根据图形数据进行相应物体设计规划,生成直观的数据制造信息。

相较于传统生产加工线而言,3D打印技术生产效率更高,且生产成本

较低。通过3D打印技术在机械制造及自动化中的广泛应用,可以逐

汰以往人工、机器密集型生产技术,进一步简化机械制造流程,

实现定制化、个性化机械零件的加工。

2.2推进机械制造自动化进程

3D打印是机械制造自动化发展的里程碑。相较于传统打印技术而

言,3D打印所喷射的粉末、液体类型不一,结合纸层叠、光固化等技

术可以直接将多种材料组合制造成型。同时由于3D打印是由CAD软

件实现,通过在机械制造中应用3D打印技术,可以将机械设计、制造

等多个模块进行有效连接,进一步推动机械制造自动化进程。

33D打印在机械制造及自动化的应用

3.1机械混合加工

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机械混合加工又可称为HybridMachining,其主要是在一台设备中

完成机理不同的两种或者两种以上的加工工程,如3D打印与切削加

工混合等。一方面,在混合加工技术应用过程中,可以在一台车床中

将铣削、车、钻、攻丝、深瞠孔等多个工序有效结合,通过一次装夹

完成从毛坯到成品的完整加工。如在2023年我国主导研发的金属

3D打印技术智能微铸锻及铸锻铣（增量、等量、减量）合一技术,

在3D打印技术的基础上加入了锻打技术,有效突破了3D打印在机械

制造及自动化中应用的壁垒,开启了人类实验室制造大型机械的里程。

铸锻铣（增量、等量、减量）合一技术主要利用铸锻铣一体机,如

铁道辙叉贝氏体钢自由增材成型一体机,将设计、控制、检测、工艺、

装配等模块有效结合,进行高铁辙叉贝氏体钢叉、航空大型承力多功

能复杂材料零件、复合制造航空发动机钛合金零件、变向变径变厚

中空不锈钢螺旋管及复杂的新建筑钢构多节点（11个节点）接头产

品的生产加工,开辟了依靠一台设备自动进行锻件设计加工的新历史。

另一方面,机械混合加工可以充分发挥3D打印、切削加工方法优

势,通过车削时借助激光软件机械工件表面等方式,改善以往钛合金

等材料加工难度大的问题,改善加工零件复杂表面粗糙度、完整性,

促进高端产品的创新。以激光烧结3D打印为例,其又可称之为

Laserassistedmachining,可以将激光束聚焦至切削刃前工件表面,

在材料被切除前的瞬间将局部加热至较高温度,降低材料切削难度。

在这个基础上,通过激光烧结3D打印对工件表面进行加热,可以在一

定程度上提高材料塑性,在减少刀具磨损的同时,也可以降低切削力

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及振动,达到提高加工效率的目的。