3D打印技术对汽车零部件制造业的影响
陈崇军
摘 要：当前机械制造业的科技水平同过去相比不可同日而语。科技的发展必然会刺激机械制造业向前进步。3D打印技术是一种新科技、新技术，虽然在现阶段还处于不断改进和进步的阶段，但是对机械制造业方方面面的影响是深远的。文章将通过分析3D打印技术原理和优势，阐述3D打印技术对机械制造业的影响。
关键词：机械制造；3D打印；影响
中图分类号：TH16 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0036-02
前言
3D打印技术的横空出世是科技高速发展的结果。3D打印技术的独特功能可以应用到多个领域，其中在机械制造业上，3D打印技术使机械制造业能够走上新的巅峰。3D打印技术是一种以数字模型为基础的条件上用金属、塑料等材料进行粘合，通过逐层打印叠加的方式来构造物体的技术。
这一技术能够用最快的速度实现模型的展现。而且3D打印技术能够通过计算机进行成型模拟，减少了传统制型所使用的模具等材料的使用。当前世界科技发展以“数字化”为核心理念。新能源、新材料和新机械等技术要求越来越多被提及和重视。这将是人类的“第三次工业革命”。3D打印技术的投入使用，对机械制造业的发展将起到提升作用，那么这一技术究竟会对机械制造业产生哪些影响？这是本文将叙述的内容。
1 我国机械制造业的概况
机械制造业的发展决定了一个国家的制造业的整体水平，在工业化之路上，我国机械制造业一直处在蓬勃发展阶段，建国以来，我国机械制造业不断取得突破和进步。
虽然我国机械制造业取得了长足的进步和发展，但是相对于欧美等发达国家还存在一定的差距，我国在一些大众机械产品的建设和设计上存在明显不足，随着科技水平的发展，发达国家大量高科技的机械制造技术相应出现，这使得我国在一些技术含量较高的机械产品生产上面捉襟见肘。这也说明了我国机械制造业还处在传统制造时期。
我国机械制造业生产的自动化和智能化相对不足和落后，一些机械制造需要大量的人力和物力，制造环节麻烦复杂，消耗了大量的资源和资金，这种生产模式很难提高机械制造业的经济效益。
近年来，我国机械制造业注重对新技术的应用，比如领先的CIMS技术，这种技术CIMS是通过计算机集成技术将人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。通俗来讲就是要实现生产的智能化、信息化和自动化。[1]这一技术在一些大型机械制造企业已经得到重视并开始启用，但在一些中小型的制造企业还是存在生产智能化与自动化的不足。这主要因为机床编程复杂，且可编程控制器使用率较低，导致制造业基础自动化的普及还比较欠缺。
由此看来，我国机械制造业虽然一直在发展进步，但是在生产的智能化自动化领域明显落后于世界潮流，相关核心技术使用上还存在一定的瓶颈，因此，我国机械制造业必须在平稳进步的过程中，加大对机械制造业的改革，努力实现生产的自动化和智能化。
2 3D打印技术的优势
3D打印技术的应用是未来机械制造业的发展趋势，现在制造业已经朝着数据化的方向发展进步，3D打印技术在制造复杂物品时能够降低成本，同时还能增加产品的多样化，3D技术的设计空间还具有一定的广阔性，其制作材料能够无限组合，实现精确的实体复制，这在很大程度上能够促进和提高制造业的创新能力。
3D技术的一大优势还在于制造端占用空间比较小，能够实现便携制造的模式，大大提高了工作效率。该技术可以加工传统方法难以制造的零件。传统制造零件的方式大多是采用模具，在面臨一些工序复杂的零件制造时存在一定的困难，极大地限制了加工水平的发展。与之不同的是3D打印技术独特的立体打印技术能够实现对复杂零件的复制，从而解决了这一加工难题。
3D打印技术能够缩短制造准备和数据转换的时间，能够减少产品设计周期和实验制造，能够促进和配合机械制造业进行实验性的制造，而且能够缩短工期和降低成本，该技术的应用能够刺激机械制造业的产品开发能力。
此外，3D打印技术具有制造速度快，适用性高的特点，该技术的优势能够解决制造业在生产制造过程中各种缺陷。如一些复杂结构、零配件的制造，重型机械和一些高科技含量较高的机械都需要利用3D打印技术，其对提高机械产品的稳固性和连接强度要远远高于传统方法。因此，3D打印技术的优势能够提高机械制造业的产品制造能力，丰富机械制造业的创新能力。
3 3D打印驱动控制原理
3D打印设备的构成与传统打印机较为相似。3D打印机也是由控制电路、驱动电路、数据处理电路、电源及输入输出模块这几个部分构成的。
我们就以闪铸Adventurer系列的3D打印机为例，这种打印机高温喷头比较特殊，而且由控制电路和输出基板等部分组成，其重要控制是操作电脑完成，打印机可通过USB数据线插入电脑数据接口，也可以使用预先储存下载的模型文件或者通过U盘、SD储存卡等导入3D模型文件，操作人员可以通过LCD打印控制界面来进行控制打印。
3D打印机的电路板采用的是ATmega1280-16AU（16MHz）8位AVR微处理器，这个电路板能够通过处理，将3D模型文件转换成X、Y、Z轴的形式，并形成喷头供料数据。[2]之后工件输出基板会在X轴和Y轴上平面移动，系统会预先设置好高温喷头的供料的速度以及高温喷头垂直移动的速度，精准地喷在工件输出基板上，然后最后要做的模型就顺利形成了。
在进行3D模型打印时，材料放在两个方向是向中间运动的辊轮上，两个辊轮能够对材料产生一定的摩擦力，料盘会对材料产生拉力，拉力和摩擦力共同作用产生了驱动力。
4 3D打印技术对机械制造业的影响
4.1 提升创新能力，实现生产智能化
（1）3D打印技术能够激发机械制造业的创新能力，运用该技术的独有优势，能够快速完成原型制造，能够更高效地将概念产品化为现实产品，我们可以在这个过程进行修改和重新设计，能够激发设计人员的创新，该技术的普及将会改变传统机械制造业产品的更新速度。
（2）制造业在生产制造机械之前需要进行设计，在制造业激烈竞争的大背景下，设计周期的长短直接关系到最终的产品效益。3D打印技术能够凭借其高效的设计模型的能力，使产品的设计周期大大缩短，且降低设计成本，能够扩大制造企业的经济效益。
（3）3D打印技术未来会在制造业领域实现普及，该技术能够实现机械制造的智能化和自动化，能够降低人力资源的投入，一些模型机械的建造省去焊接、切割等流程，极大的减少了人力成本。此外该技术的运用，[3]能够提升工业的精细化，能够使机械制造业实现科技上的进步，实现智能化、自动化的生产模式。
4.2 降低生产成本，提升经济效益
我国机械制造业的竞争还是比较激烈的，企业都希望通过降低成本，提高生产技术，以增强自身企业的竞争力。实际上，制造业的产品设计的成本还是比较昂贵的，尤其是科技含量较高的产品，其设计成本也是十分的高昂。而3D打印技术可以使产品在各个因素下都能够快捷高效地整合生产，能够降低设计成本。
3D的模型打印功能在前期制造阶段实现对制造项目的审核和测试，如果产品不够成熟可以及时加以修改或者重做，这些是传统制造方式所不能够做到的，过去没有该技术的支撑，导致有些产品设计出现的问题直到产品完工后才发现，因此会造成更大的损失。所以3D打印技术的应用能够有效降低设计的成本，还能避免制造错误带来的损失。
此外，传统的产品设计过程中，需要设计人员进行动手组装，而且相关零部件还需要收集，经常出现零部件不全，拖延设计周期的情况，3D打印技术简化了设计组装的流程，该技术通过打印，提高了工作效率降低了成本。在传统的产品制造过程中，还有一些产品需要分开制造，再进行统一安装，3D打印技术的使用能够直接整体地进行制造，大大缩短了工期，提高了经济效益。
4.3 增强了工艺实现能力，制造体系或迎来改革
3D打印技術能够提高产品设计广度，在过去，一些产品设计者能够设计和畅想出优秀的产品，但是因为条件所束，不能够实现，3D打印技术能够使产品得到创新，提高了难加工材料可加工性，拓展了工程领域。并且该技术能制造出传统工艺无法加工的零部件，能够极大增强工艺实现能力。当前制造业正走向自动化和智能化之路，因此，我们必须好好利用这一技术的优势，实现我国制造体系的改革。
5 结束语
总之，我国机械制造业的发展必将经历改革，走向自动化、智能化的高科技之路。我国制造业的生产方式的改革需要以技术为支撑，科学为导向。3D打印技术开创了机械制造业的绿色的制造模式，实现了技术上的创新，使机械制造业迈向了新的台阶。此外，我们还应该深刻认识到，3D打印技术不是万能的，既有优点也有缺点，需要我们在实践中认真分析研究其使用方法，努力发挥该技术的优势，从而提高我国机械制造业的实力。
参考文献：
[1]文长久.浅析3D打印对机械制造及自动化的影响[J].科技展望，2016，26（6）：51-51.
[2]中国机械工程学会.3D打印打印未来[M].北京：中国科学技术出版社，2013：1-149.
[3]许廷涛.3D打印技术-产品设计新思维[J].全球IT新浪潮，2012（9）：5-7.
