1 引言（yán）

      3D打（dǎ）印（3Dprinting）技術與傳統的模具製造“減（jiǎn）材加工”技術相比，它是“增材加工”技術，是以（yǐ）計算機三維（wéi）設計模（mó）型（xíng）為基礎，通過軟件分層離散和數控（kòng）成（chéng）型係統，利用激光束、熱熔噴（pēn）嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細（xì）胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏（nián）結，最終疊加（jiā）成型成為實體產品（pǐn）。目前，主要的3D打印技（jì）術有熱熔堆積成型（Fused Deposition Modeling,FDM）、光固化成（Stereolithigraphy Apparatus,SLA）、三維粉末粘接成型（Three Dimensional Printing andGluing,3DP）、選擇性激光燒結（jié）成型（xíng）（Selecting LaserSintering,SLS）等，就現狀而言，能適（shì）用（yòng）於金屬製造業的也隻有（yǒu）3DP和SLS。

      2 3D打（dǎ）印技術與（yǔ）模（mó）具製造技術在生產過程中的異同分析

      3D打印技術和模具製造技術在機械行業應用的目的都是（shì）將原材料加工成實（shí）體的零件，但在整個生（shēng）產過程（chéng）中存在著較多的不同。現以圖1所示零件的加工過程為例（lì），對比（bǐ）分析兩種（zhǒng）加工方式的異同。

      2.1 3D打印技術製（zhì）造過（guò）程

      3D打印技術製造模具過（guò）程主（zhǔ）要通過接單分析、軟件設計造型、轉換打（dǎ）印3個步驟。主要工作（zuò）原（yuán）理如下：首先根據（jù）零件（jiàn）圖通過計算機三維設計將模型（xíng）造（zào）型出來，如圖2所示（shì），再（zài）用相應（yīng）的軟件（jiàn）通過斷層掃（sǎo）描把零（líng）件的三維造型切成無數（shù）疊加的片，一片一片的打印（yìn），然後疊加在一起成（chéng）為一個立體物體的過程。以3DP打印為例（lì），其工作（zuò）原理如圖3所示，先撒布（bù）一層打印用的粉末材料，然後使用噴嘴將粘合劑噴（pēn）在需要成型的區域，讓材料粉末粘接，形成零件截麵，然後不斷循（xún）環重複鋪撒粉（fěn）末材料、噴塗、粘接的過程（chéng），層層疊加，獲得最終打印出來的零件。與傳統的製造工藝相比，這種數字（zì）化製造模式不需要複雜的工藝、不需要龐大的機床、不需要眾多的人力，其生產周期（qī）短，節省（shěng）加工材料。

      2.2 傳統模具製造過程

      傳統模具製造過程在接單後還需對接單項目進行評審，評審過關後製定生產進（jìn）度表（biǎo），然後進行3D軟件修正、模流分析、分型線及進料點確定，最後反饋給客戶（hù）定稿，客戶滿意後才（cái）能確定製造用的零件圖，才（cái）可以準備加工流程，其加工流程如圖4所示。從加（jiā）工流程可見（jiàn），采用傳統的（de）模具製造過程加工出（chū）一個合格的模具所需要的人力、物力較多，生（shēng）產周（zhōu）期較長。

      3 3D打印技術的優越性

      通過設計、生產過程的比較，3D打印技術作為時下（xià）最熱火的製造業前沿技術，其優越性顯而易見。

      （1）3D打印技術在生產過程中能實現生產材料“零”浪費。3D打印（yìn）技術的生產過程是根據零件（jiàn）的三維設計進行逐層打印，與傳統的（de）“減材”加工相（xiàng）比，實現了生產材料的“零”浪費。

       （2）3D打印技術可以加快產品的研發進度。3D打印技術改變了（le）設計者的思維方式（shì），他們會根據零件承重、受力部位的不同進行思考。就如我國正在進行起降訓練的殲15，其整個前起（qǐ）落架都由3D打印技術打印出來的，有專家分析，3D打印技術將彌補我國殲20發動機的不足，從而加快（kuài）我國國產戰機的尖（jiān）端（duān）技術的研發進度。

      （3）3D打（dǎ）印技（jì）術可以大大縮短生（shēng）產周期。3D打印技（jì）術從設計到生產，省去了傳統（tǒng）加（jiā）工過程中工藝設計與求證的過程，縮短了生（shēng）產周期，並能根據市場需求，及時調整生產（chǎn）批量。

      （4）3D打印技術可以大量減少設計、生產過程中的人力資（zī）源（yuán）。

      4 .3D打印（yìn）技術短期內無法替（tì）代傳（chuán）統模具製造技術（shù）的原因分析 

      3D打印是（shì）近（jìn）幾年的熱門話題，3D打印在製造業的發展是我（wǒ）院“3D打印在（zài）機械（xiè）製造中的發展與應用”科研（yán）小組近幾年研究的課題。通過實地考查以及實際操作，3D打印節約原材料、減少人（rén）力（lì）以及能設計就能加工（gōng）等優點（diǎn）讓（ràng）人驚歎。促（cù）進3D打印（yìn）技術快速且廣泛用於製造業成為研（yán）究的主要課題之一。在研究過程中找出了3D打印技術從開始研發至（zhì）今仍不能完（wán）全替（tì）代傳（chuán）統模（mó）具製造技術原因。

      （1）3D打印模具的零（líng）件尺寸受限。去年華中科技大學史玉升教（jiāo）授的團（tuán）隊成功研（yán）製出1.2×1.2m的（de）3D打印機，這在當時是世界（jiè）加工（gōng）麵積最大的設備。2013年大連（lián）理工大學教授姚山及（jí）其團隊曆經10多年（nián）時間（jiān），成功（gōng）研製了工作麵尺寸達到1.8×1.8m級的激光3D打印機，其技術刷新了世界最大3D打印機記錄，但這些設備仍不能滿足工業上大型模（mó）具的製造。如（rú）何解（jiě）決3D打印大型模具的技術難題是（shì）目前需要解決的問（wèn）題。

      （2）3D打印模具的力學性能難保證。力學性能是零件的重要參數，為零件的（de）選材（cái）、設計（jì）、失效及分析、使用（yòng）和壽命（mìng）提供了主要依據（jù）。據權（quán）威部門統計，由於材料失效所造成的經濟損失約占發達國家年產總（zǒng）值（GDP）的4%，其中航空工業材料失效又占材料失效（xiào）的5%，可見（jiàn）零件力學性能的重要性。為此，傳統的數控切削加工為了保證零件的力學性能，在生產（chǎn）過（guò）程中較多的（de）時間是在對零件進行時效、熱處理等相關工作。而3D打印技術卻不能完成這些工作，從而打印出的零（líng）件的力學性能較難保證。如何找到更好（hǎo）的3D 打印原材料、如何改（gǎi）進3D打印技術、如何結合金屬熱處理等技術提高3D打印模具（jù）的強度、韌性、表麵硬度，是3D打印急需（xū）解決的難題。

      （3）3D打印技術可使用的材（cái）料種類較少、能提（tí）供打印材料的供應商有限。

      傳統製（zhì）造業所用材料的種類繁多，同一形狀的零件因使用部位不同，考慮（lǜ）到經濟及其他因數，所使用的材料大不相（xiàng）同（tóng）。而目前我國的3D打印材料依賴進口，而掌握最多（duō）打印材料的以色列Object公司也隻使用14種基本材料（liào），107種混（hún）搭材料，這些材料中（zhōng）能用於工業的就（jiù）更少了。3D打印技術在打印零（líng）件時就不能因零件使用要求選材，從而提升了製造成本（běn）。

      5 3D打印技術與模（mó）具製造技術相（xiàng）容互（hù）補的前（qián）景分析

      目（mù）前，針對3D打印技術和傳統加工技術存在（zài）的不足（zú）和優勢讓它（tā）們相容互補是目前3D打印技術發展的方向。例（lì）如，企業在開發新產品時，可以用3D打印技術製造樣品，傳（chuán）統製造技術進行批量（liàng）生產。因為這樣（yàng）不（bú）僅可以去除傳統模具製造先做模具，通過模具製造出樣品，再進行多次修改（gǎi），最後製作出滿意的（de）樣品的步驟，還可以讓傳統製造的批量生產彌（mí）補3D打印速度慢、製作終端產品成（chéng）本高的劣勢，從而（ér）加快了（le）產品上市的時間（jiān），提（tí）高了經濟效率。

      此外（wài）還應著手分析工業材料生產方法（fǎ）並結合傳統製造中速熔連接技術，開發出用於工（gōng）業生產、價廉質優的3D打印材料。

      在機床生產上麵應思考將3D打印機與（yǔ）數（shù）控機床合二為一，設（shè）計出高科技、多功能的新型製造機床。

      6 結束語

      3D 打印技術和傳統製造技術都存在（zài）優勢和劣勢，目前3D打印技術還不能替代傳統製造技術。為此（cǐ）隻有通過（guò）探索、研究取兩技術之長處來推動製造業的高速發展。