二级圆锥圆柱齿轮减速器的设计及齿轮的打印与分析文献综述
[摘要]
3D打印工程技术，在全世界范围内都十分火热，发展势头很猛，近些年来更是各国均将其列为发展综合国力的一项尖端科技，不同领域的众多专家也将其称之为可以引领第四次工业革命的具有变革性、创新性的技术。正确认识3D打印技术的优缺点，有着很重要的理论和实践意义，本文通过分析目前国内外部分专家学者对3D打印技术研究发展及应用的总体概况，梳理、总结了相关文献。
[关键词]
3D打印 应用 优势 缺陷
一、前言
3D打印工程技术是以三维的数字模型为基本的一种快速成型技术，也可以称为增材制造，该技术是以金属粉末或高分子材料为原料，层层叠加而成，3D打印技术也被众多专家认为是可以引领第四次工业革命的一项新的技术。3D打印技术，在早期的发展过程中，主要应用于模具的加工，以及用于相关产品早期成品的加工及测试等。伴随着技术的不断进步，以及3D打印技术在全世界范围内的快速发展，该技术表现在不同领域的特点主要有：一、范围主要集中在电子消费产品、汽车零部件、医学行业、工商业、房屋建筑行业、军事领域等。二、主要是用作金属零件的制模、汽车、飞机等零部件的生产装配，各行各业的模具的生产和展示，以及房屋的建造等等。3D打印技术有着传统制造行业不可比拟的巨大优势，第一点是能够完成复杂的产品制造，有些外形复杂的模具，传统制造业是很难设计及生产出来的，但3D打印工程技术却能够很快的完成该模具的设计及制造；第二点是变革了生产方式，提高了效率，减少了制造及生产相关产品所需要的时间，也减少了额外金钱的消耗；第三点是作为增材制造，它所用的材料是高分子材料或者金属粉末，并且是一层一层的叠加而成，与传统制造业的加工方式比，增材制造不仅节约了原材料，而且也使得所有原料都能得到充分利用，。但也必须要承认的是，该技术发展还不够完备，也存在着一定的缺陷，例如设备、材料成本昂贵，特别是打印成品为金属制品，原料则为金属粉末，原材料往往需要进口。通过3D打印技术打印出的金属零件，虽然制造的更快，但是与传统制造出的零件相比，强度、刚度等性能依旧存在着较大差距。本文就3D打印在各行业的应用及优势和缺陷，对国内外部分学者的有关文献进行了梳理和总结。
- 国外相关研究及应用
当今我们所说的3D打印技术，是1984年左右在美国所研发出的。1984年美国科学家查尔斯发明了以三维数学模型为基础，并且打印出3D模型的一项增材制造技术。随后，查尔斯率先推出了光固化法，这也被称为现代增材制造技术发展的里程碑。同年，他又率先创立了与3D打印技术相关的公司，并且研发出了首台可以运用到商业领域的光敏3D打印机。随着时间的推移，3D打印技术在各个领域都有了长足的进步与发展，并且在众多领域均实现了一定程度上的技术突破。
对于国防范畴来说，欧美等世界强国格外重视推进3D打印技术的不断突破，对此，他们投入了大量的资金及人力物力对其进行深入而广泛的探索与研发，这其中又以金属零部件的3D打印作为研究应用的重点。2006年，美国国防部下一代制造技术计划（NGMTI）重点投资了相关的3D打印技术，波音、通用动力、雷神等军工企业也积极参与研发，大力推动钛合金等高昂材料的零部件的3D打印技术的探索与实用性的研究。2010年，欧盟开展了“大型航空航天组件快速生产”(Rapolac)项目，目的在于提高金属沉积成形工艺的可行性，该项目的重点在于，关注钛及镍和钢的沉积技术。2012年，美国国防高级计划局成立了相关的研究中心，该研究中心以研发先进增材制造技术为重点，推进增材制造技术在美国国防领域特别是金属系统研究与生产中的应用[1]。美国国防部采取了一系列应用3D打印技术的措施，以提高装备的性能和作战能力，并且达到降低成本的目的。美国陆军利用3D打印技术，生产联合部队空勤面罩（JSAM）的组件原型，据说在整个设计制造的过程中，不仅提升了性能也提升了制造效率，而且也节省了数千美元的成本；美国空军正在研究如何用3D打印技术制造头盔内置天线来提高通信技术。国防部也将3D打印工程技术用于众多项目的设计之中，如医学组件等；与此同时开展研究决定如何将新技术用于打印电路和天线的电子组件等新用途。美国防部还在考虑将3D打印技术用于维修战场设备、生产零部件，减少零部件存储需求；快速生产组件等[2]。
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