引言

3D打印技術相較于傳統的零部件制造，有著極高的效率與精準性，在實際的生產過程中，不需要使用任何模具，也不需要使用刀具進行切割，降低了投入的成本，符合現階段社會發展的需求，并且在各行各業都有著廣泛的應用前景。

1、3D打印技術原理

3D打印技術的原理有三個方面。首先便是軟件建模，利用 CAD 與 PE 等各種建模軟件可以設計出大部分零部件，3D建模的質量也變得越來越精細。其次便是零部件模型的分層，具體原理便是將三維物體的數據通過信息化技術轉化為二維的數據，3D打印技術可以對一個完整的三維模型進行多個層次的劃分與切割，并將其以二維數據的方式進行記錄、設計。在實際的3D打印過程中，對一個完整的三維模型劃分與切割的層次越多，所打造出的零部件尺寸準確度就越高。在實際的打印過程中，更要重視打印的材料[1]。

2、3D打印技術在我國的現狀

2.1 以高校為核心研發3D打印技術

在我國依托于高校為核心建立的3D打印技術研發體系，已經為我國研發出了大量的先進3D打印技術，甚至一些特殊的3D打印技術水平，已經達到了世界的技術水平前列。這種以高校為核心的技術研發體系，促進了我國3D打印技術的發展。因此為了更好地推進我國3D打印技術的發展，我國應該加強對于高校的研究資金投入，來幫助我國高校研究所的發展，培養一批優秀的3D打印技術型的高質量人才，以此來達到推進我國工業化進程的目的。

2.2 以3D打印技術為基礎構建產業市場

因為我國高校研究中心以及國家和社會的科學研究所的不斷努力，我國已經構建起了一定規模的3D打印產業市場，目前已經涌現出多家以3D打印技術為核心的企業。雖然現階段我國3D打印技術的應用規模較小，但是隨著我國對3D打印技術的不斷推 廣與應用，先進的3D打印技術會幫助我國開發更大的產業市場，并在世界零部件生產、銷售市場中占據大量的份額。

2.3 金屬3D打印技術領先地位

我國對3D打印技術的研發也給予了高度的重視，因此我國的3D打印技術不斷完善與進步，我國也攻克了不少高性能金屬零部件3D打印制造的難題，使得我國在金屬3D打印技術中位居全球的領先地位。我國領先的金屬3D打印技術可以幫助我國在和他國進行零部件產品競爭時始終處于領先地位，增強了我國的經濟競爭實力，促進了我國經濟規模的擴大，幫助我國實現中華民族的偉大復興[2]。

3、熔融式3D打印

隨著3D打印技術的快速發展，各種3D打印技術陸續出現，但是熔融式3D打印，仍然是最適用于目前零部件制造的一項3D打印技術。熔融式3D打印在實際的工作中，可以幫助我們解決面對各類模型時的困難，解決實際的技術要求難點，以便我們可以更 好地打印出合格的零部件模型。

3D打印技術大量走向國際市場，但是由于受工藝技術和材質、價格等多方面的因素，現在應用得最為普遍的3D打印技術，就是熔融式3D打印技術[3]。

4、熔融式3D打印的原理

熔融式3D打印機工作的基本原理并不復雜，首先進行加熱處理，使此處的打印機物料頭與噴絲板達到熔化狀態，在到達一定溫度以后，及表明打印機工作即可進行。然后將零部件的3D模型相關文件資料導入，依靠于計算機技術來管理熔融式3D打印機的工作，使噴絲頭沿著一種特定的軌跡進行移動，在工作中提高噴絲頭的熱度，將熔化后的打印材料，拼組到打印版上，通過噴絲頭的移動來完成層層的3D打印，最終得到完美的零部件模型。

5、制作熔融式3D打印機的常用模型技術

熔融沉積工藝在3D打印機的各類工藝中使用得最普遍，但在部分模具制造中仍面臨著許多技術難題和自身局限。通過熔融式3D打印機，可以經過反復試驗檢測，考察打印效果，剖析打印問題，并總結出熔融式3D打印機在制造部分模具時，必須注意技能的 使用要領[4]。

5.1 設計打印底座

在打印之前，首先需要設計和繪制模型圖紙，以此來制造打印機的底座，打印的底座最大的好處是當打印模型初始面不規則平整時，可以使模型擁有支撐的能力，確保在打印過程中不會出現歪斜的情況。在實際的打印過程中，初始打印面過小時，打印機會自 動進行識別、打印底座，但自動打印的模式會使底座存在部分缺陷。在部分模型中，打印機自動設計的底座會與模型緊密相連，在完成打印之后，無法對其進行分離，最終使得打印出的模型報廢，無法使用。

5.2 了解打印材料的剩余量

在打印常用模型的時候，還要考慮模型的尺寸規格大小等基本條件能否滿足現在的打印機需求。因為一旦模型的規格過大，而在打印機中剩余的打印機材料又不夠，就會產生了打印機的模型不夠完全，而無法進行印刷的現象，這最終會導致模型化無法實現。

必須在從頭放入的印刷材料中預熱之后進行印刷，因為這不僅損壞了材料，而且還浪費資源。最好的方法是對于打印機進行設置，檢測打印的材料是否足夠進行完整的模型打印，這樣當打印材料不足時，可以在打印前發現問題。

5.3 設置公差

為某些特殊的零部件設定必要而合理的公差。在某些特殊模具的制造過程中，因為材質的影響以及與打印機可能產生的偏差等問題，對這些模具進行了打印，但在最后完成時可能會導致模具無法達到現實中的使用條件，從而產生問題。尤其是在像機械這一類 的重要零部件中涉及到的配合時，比如當打印一個螺孔時，按實際要求打印，會導致打印出來的螺孔出現比實際要求更大的情況，無法達到使用要求。因此對于這類零件需要設置一定的公差，使得最終打印出來的模型達到使用要求。

5.4 調整打印方向

在打印零部件模型之前，需要確定所打印零部件的打印面，根據零部件不同的形狀與大小，來選擇最優的打印初始面，選擇的打印初始面不同，會導致最終的零部件質量有著很大的差別，打印一個長桿的零部件模型時需要選擇橫著進行打印，如果選擇立著打印，會導致因為技術原因，打印機會自動建立各種支撐，使得最終零部件在成型之時發生嚴重的變化。因此在實際的3D打印中，需要調整合理的打印初始面，確保零部件模型重心較低，才能打印出最優的零部件[5]。

6、熔融式3D打印高分子材料分析

6.1 高分子絲材

ABS 材料擁有強度高、彈性好、耐沖擊和易于機械加工等優勢，而且 ABS 同時還擁有優異的熱絕緣性及其耐腐蝕性，并且能夠在非常低的工作溫度下保持其表面上色的能力。在當前的行業中都具有廣闊的使用前景，同時 ABS 也是 FDM 中最為普遍的使用材質，在以 ABS 為主要材質的熔融式3D打印流程中，所生產出的零件產品質量較穩定且硬度高、韌性好，不過由于 ABS 材質存在著很大的熱收縮性能，使得最終的零件成品出現了變化，表面會出現上翹，并且還會有異味散出。

6.2 光敏樹脂

為了更好地使光敏樹脂達到充分凝固的狀態，保證最后的零部件產出可以保證其良品率，因此采用光敏樹脂制造零部件，需要采用精度很高的熔融式3D打印設備。目前世界上各個發達國家都在研究怎樣將PC 真正應用到商業用途，但因為目前可采用的熔融 式3D打印材料過少，酸酐、PUA、乙烯基酯 PC 樹脂材料三者里面，酸酐粘度適中，特別利于熔融式3D打印成形。

7、熔融式3D打印技術的應用

熔融沉積式塑型的3D打印機加熱時噴嘴將是受到由電腦進行溫度控制的，而其所打印的材質主要是為絲狀的熱塑性高分子，原料將會被由一個牽引輪的裝置所直接的送入噴嘴，在進行升溫以及軟化并且熔化之后，由噴嘴所擠出來的粘結一直到達了工作臺 表面，接著就在上面快速的進行了冷卻以及固化，當每一層的截面完成之后工作狀態就將在上面下降一層的位置上，然后再在下面繼續下一層的造型，如此進行了多次，一直到最后實現了整個實體的造型，并且每一層的厚度要根據由噴嘴所擠出絲的孔徑多少 來進行確定的。

8、熔融式3D打印技術對于零部件制造的優勢

隨著計算機科學技術的不斷發展，熔融式3D打印技術也逐漸在零部件制造過程中起到了非常大的作用，相對于傳統的零部件制造工藝有著十分明顯的優勢。

8.1 節約零部件制造周期時間

熔融式3D打印技術的使用能夠在極大程度上縮短了零件生產的周期時間，因為熔融式3D打印技術能夠將以往傳統的零件設計中從生產到制作的整個流程，統一縮略為電腦中的三維設計模式，從而取消了傳統零件生產流程中的人工設計、調整加工等各 種繁瑣的程序。同時，利用計算機技術能夠對零件生產工藝進程做出更有效的調控，從而實現零件制造的智能化、精密化、高效化，從而充分提升了我國零件的生產效益。

8.2 降低零部件制造成本

相對于傳統的零部件制造工藝來說，熔融式3D打印技術可以很大程度上降低制造成本，幫助企業達到利益最大化。雖然由于技術水平等因素的限制，目前熔融式3D打印技術仍需要一些特殊的金屬原材料和特殊的打印設備，會導致最終生產的零部件制造 成本較高，對于個別特殊的零部件也無法打印，但是與傳統的零部件制造投入的資金相比，仍具有較高的回報率。同時，由于傳統的零部件制造過程會產生大量的廢品，而利用熔融式3D打印技術制造零部件，可以幫助技術人員靈活地使用各種打印方式，有效降 低了前期對零部件大量更改造成經濟成本的損失。

8.3 提高更多可能性，加快零部件產品研發

熔融式3D打印技術可以在計算機中進行對三維物體模型的直接生成，可以有效降低因前期無法確定所制造的模具是否符合要求而造成的經濟損失。隨著我國對熔融式3D打印技術的不斷重視以及資金的大量投入，使得我國適用于熔融式3D打印技術的原材料愈加豐富，熔融式3D打印機的功能也開始變得越來越多，為我國各行各業的發展都提供了非常大的幫助。同時熔融式3D打印技術也可以幫助我國的零部件設計人員提供更便利的設計平臺，幫助設計人員對零部件不同部位的試用進行實驗、分析，來研發 出更符合要求的標準化產品。

8.4 實現零部件定制化模式

利用熔融式3D打印技術不僅可以縮短零部件制造的生產周期，幫助企業達到利益的最大化，擺脫了傳統零部件制造工藝的高成本化、低效率化等缺點，使得企業可以打造出更多元化、個性化的零部件。熔融式3D打印技術定制化的特點可以為我國的航天、醫療、教育等行業提供更加定制化的零部件，來促進我國工業化進程的發展。實現零部件定制化模式可以生產出航天所需求的特殊零部件、專業的醫療零部件，還可以制造出定制的三維立體教學模型，滿足社會上各行各業定制化的生產需求。

9、結語

3D打印技術對于我國各行各業的發展都有著十分明顯的促進作用，未來我國的3D打印技術更應該不斷地去進行創新、改造。3D打印技術有可能成為未來第三次工業革命的源頭，隨著各種新型的3D打印材料及設備的不斷發展，其應用領域也將越來越廣闊。

參考文獻

[1] 張學軍，唐思熠，肇恒躍，等.3D打印技術研究現狀和關鍵技術[J].材料工程，2016，44（2）：7.

[2] 吳春亞，吳佳昊，吳喆冉，等.生物3D打印技術的新研究進展[J].機械工程學報，2021，57（5）：19.

[3] 李騰.再生細骨料混凝土在3D打印建造中的應用[D].武漢：華中科技大學，2017.

[4] 楊云.3D打印技術研究現狀和關鍵技術概論[J].科學與信息化，2020（13）：2.

相關鏈接