浅谈3D打印技术在机械产品数字化设计与制造中的应用
186研究与探索Research and Exploration ·探讨与创新
中国设备工程 2019.07 (上)时代的发展，为我国制造业的发展带来了机遇与挑战。
我国经济处在发展的关键期，为解决经济发展中的问题，需
对传统制造业进行升级，融入智能化技术。3D 打印技术适应
制造业转型升级的要求，能够推动机械产品数字化设计与制
造的发展。智能制造具有良好的发展前景，适应社会的发展
要求。
1?3D 打印技术的原理
数字模型是3D 打印技术的重要组成部分。3D 打印技术
使用金属粉末等材料，在相关载体上，逐层打印叠加，得出
产品三维原型。三维建模和测量软件在3D 打印技术中得到了
广泛运用，能够利用产品相关数据信息，对产品进行设计与
制造。数字化是3D 打印技术的重要特点。在生产小型和数量
较少的产品时，3D 打印技术能够加快产品设计的时间，在最
短时间内对产品完成生产制造，能够满足人们的特定需求，
完成产品生产。不过，通常会受到材料使用的局限，出现产
品强度较弱等问题。因此，大多用于数量较少、结构复杂等
产品的生产制造。
2?3D 打印技术在机械产品设计与制造中的应用
2.1?三维测量与物体重建
3D 打印技术在人工智能领域占据着主要地位，属于人们
的视觉感知范畴。其中融入了多种学科知识，如算法、光学
等学科。3D 传感技术主要运用于新型人机交互领域，在感知
识别领域中也获得广泛运用。飞行时间、结构光是3D 传感技
术主要运用的方案。3D 传感技术以物理学中光折射原理为依
据，得出景深图像。充分利用红外激光等技术，对机械产品
的三维轮廓进行扫描。对于三维测量来说，需要借助衍射光
学元件、图像传感器等，结合各种类型的算法，完成三维测
量步骤。当前3D 传感摄像头已经运用到三维扫描仪中，人们
实行扫描功能时，可以将物体拿在手中直接进行扫描，并且
扫描精度能够得到一定的保证。另外，3D 打印技术在物体重
建方面已经获得较大发展。三维测量充分运用3D 传感技术，
物体重建充分发挥3D 打印技术的优势，两者进行有效结合，
能够让3D 产业更加健全。制造业的未来发展中，智能制造会
占据着越来越重要的地位。中国属于制造业第一大国，3D 产
业中的技术是制造业发展中最为需要的。3D 打印技术与传感
技术能够提升制造工业的自动化水平，与互联网技术进行有浅谈3D 打印技术在
机械产品数字化设计与制造中的应用
于罗钦
（西安交通大学，陕西?西安?710049）
摘要：3D 打印技术在中国制造业发展中占据着重要地位，能够推动机械产品制造业的发展，让机械产品设计与制造变得越来越智能化。本文对3D 打印技术的原理进行分析，探究3D 打印技术在产品设计与制造中的应用，以供相关人士参考。
关键词：3D 打印技术；机械产品；数字化设计；制造
中图分类号：TP391.73 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）07（上）-0186-02
效结合，加快制造业的转型升级步伐，进而在市场中获得更多的竞争力，提升国家综合实力。2.2?机械产品数字化设计与制造机械产品设计、制造、模具制作等行业都广泛运用了3D 打印技术。3D 打印技术对机械产品数字化设计与制造有着重要作用，能够促使产品实现创新，加快新产品的开发速度，适应未来社会的发展趋势。在机械产品进行数字化设计与制造过程中，能够缩短产品的生命周期，从而发挥集成系统的优势，提升集成系统数字化水平。集成系统可贯穿产品设计制造的全过程，包括设计、制造、生产等环节。并帮助产品进行三维建模，充分利用虚拟技术对产品进行装配及制造。3D 打印技术可以在较短时间内完成产品的成型过程，避免浪费较多的成本，开发时间比较短，不会对环境产生污染，有着诸多的优势。机械产品设计与制造中，多数企业会使用3D 打印技术减少产品的开发时间，提升企业的经济效益，加快产品的设计速度。航空航天领域也较多使用数字化技术，在对飞机进行设计与制造中，利用数字化技术进行仿真设计，与互联网技术进行结合，能够提升制造飞机的效率，降低研发成本。对飞机进行风洞实验前，需要先制作模型，利用3D 打印技术对模型进行制造，可以缩短制作飞机模型的时间，加快模型制造的速度。3D 打印技术还可以用于汽车制造领域，如用于汽车造型、汽车模型等的制作。3D 打印技术能够加快汽车模型研发的步伐，在汽车产品研发中有着非常重要的作用。使用3D 打印技术研发的产品模型，可以更加直观地展示产品的形象，提升制作人员的工作效率，缩短产品设计的时间，让企业研制的产品在市场竞争中获得更多的优势，从而避免在市场中处于被动的地位。3D 打印技术在磨具设计与制造中具有不可替代的作用。产品模具对于产品的生产过程十分重要。模具研发过程能够充分融合3D 打印技术，实现模具的逆向数字化研发。可以分为三个步骤来进行。一是对模具进行逆向数字化研发，二是运用数字化技术对其进行设计，三是对模具进行制造。3D 打印技术能够提高模具制造的质量，进而提升产品的经济效益。2.3?3D 打印技术在产品设计与制造中的发展在产品研发过程中，3D 打印技术占据着非常重要的地位。
数字化设计是产品研发中的重要组成部分。多数企业对三维