摘. . 要：随着社会发展和经济水平提升以及现代科学技术的进步，人们日常生活和工作中各项现代化设备的应用越来越多样化，为人们带来了极大的便利。3D 打印技术是现代较为先进的快速成型技术，在很多行业中都得到了广泛的应用。随着 3D 打印技术的快速发展，在零件加工行业中的应用也越加成熟。但在实际加工过程中，也容易受到零件材料、设计误差等因素导致零件精度产生一些偏差，影响了零件的质量。本篇文章首先介绍 3D 打印技术相关概念和原理，再分析影响 3D 打印零件精度的因素，最后针对 3D 打印零件精度质量控制的方法提出几点建议。
关键词：3D 打印；零件精度；质量控制
现代科学技术的发展极为快速，在人们经济水平提升和市场需求急剧增长推动下，3D 打印技术在多个行业的生产当中得到广泛的应用，在其普及下，工业制造行业开始采用 3D 打印技术进行零件的加工生产，在 3D 打印技术的优势作用下，极大的提升了制造业加工生产的效率。但在实际生产过程中，由于受到零件的成型材料、标准参数设计、模型分层等误差因素的影响导致零件精度与标准设定存在一定差距，使零件的质量下降，这也使得人们对零件的成型、精度、质量、效率受到人们的广泛关注。为了解决这一问题，就必须要明确误差因素的形成原因，并制定有效的解决方案，提高零件的质量和生产效率。
1 关于 3D 打印概述
3D 打印技术是属于快速成型技术的一种，又称为增材制造，其是建立在计算机技术，数字技术和通信技术基础上，以数字模型为根本基础，使用粉末状的金属或塑料等有可粘合性的材料，通过逐层打印的形式来进行物体构造的技术，其主要是采用数字技术材料打印机来予以实现，目前在工业设计和模具制造领域广泛应用，并逐渐进行产品的直接制造，目前已经使用 3D 打印技术而进行制造的零部件在珠宝、工业设计、建筑工程和鞋类、汽车、航空航天、医疗产业、教育、牙科、地理气息系统、枪支制造等其他领域，行业中都有着极为广泛的应用。例如，在医疗当中，2019 年，美国加州大学首次使用快速 3D 打印技术进行了中枢神经系统结构及随之价的模仿制造，并成功地帮助试验品恢复了运动功能，这代表着 3D 打印技术已经为医疗技术的发展做出了巨大的贡献。我国于 2020 年 5 月 5日成功发射的长征五号 B 运载火箭所搭仔的 3D 打印机是中国首次太空 3D 打印实验，也是国际上第一次在太空中进行连续纤维增强复合材料的 3D打印实验。
从设计角度来讲，3D 打印技术是一种通过概念的具备基本功能模型，快速表达出来设计者意图的工程方法，而制造技术层面来说，3D 打印技术是能够根据 CAD 数据将材料层层叠加制造零件的工艺过程。其打印原理在于利用计算机的三维设计软件和三维计算软件以及数控系统，将特制的材料逐层堆积固化并叠加成型进而生成 3D立体实体。目前3D打印主要的技术包括了熔融沉积法、国立体光刻法、光固化法、喷墨堆积法、分层实体制造法等等。
2 影响 3D 打印零件精度的因素分析
2.1 数据处理误差因素
在进行3D打印零件制造生产之前，首先要进行前期数据的处理，也就是切片前的预处理阶段当中需要对数据进行转换，而在这一阶段，数据的格式有着极为关键的作用，其直接影响着数据处理的效率和精度，通常在这一阶段采用 STLl 格式，每一个不同的三角形面片主要是针对三角形定点的三维坐标和切片时面片的法矢量来进行定义，其中三角形数量的多少直接决定了切片近似逼近精度。三角形数量越多，则表示三角网格越小，精度越高，数据丢失率也就越高，所打印出的效果也就越多，但如果数据丢失率超过一定限值，就会导致后期处理困难，所以，为有效提高数据精度，通常采用 CAD 实体模型的方式来进行直接切片，消除 STL 格式问题对精度带来的影响 ［1］ 。
另外，在实际的成型切片当中，由于算法的差异性，也会造成切片成型速度和后期处理效果受到影响，主要原因在于切片时算法会出现冗余，导致模型轮廓不清晰。
2.2 零件模型分层因素
模型分层主要是从工艺原理角度去分析，3D 打印技术采用的是逐层叠加原理，但在实际的叠层叠加过程中会受到多种因素的影响而产生台阶效应，特别是一些曲面变化率较大的零件模型加工过程中极为容易出现台阶效应。实际生产时，首先要保证模型所选择分层的方向正确，再利用 STL 文件格式对整个模型做出切割分层。由此可以获得每一个截面之间的轮廓信息，并确定每一层的厚度，但实际切割时可能会由于 STL 文件格式而导致数据的丢失，这就会使得层与层之间产生断层，而影响零件模型成型的精度 ［2］ 。
2.3 3D 打印设备自身误差和材料因素
从 3D 打印设备角度来讲，其本身的配置往往也会对零件精度带来一定的影响而产生误差，尤其 3D 打印机设备的配置要求越多，其误差越小，零件精度也就越高。此外，零件所使用的材料主要包括金属、塑料、陶瓷等多种不同的原材料，这些材料不同性质在成型过程中受温度环境因素影响也会产生一定的变化，由此也会降低零件成形的精度 ［3］ 。
3 基于 3D 打印零件精度的质量控制方法
事实上，在 3D 打印技术进行零件制造生产的过程中最重要的关键点就在于加工零件的精度和质量。以及生产的效率。为了最大程度上降低零件加工时精度产生误差，就必须要正确的进行模型摆放方向的选择。在保证效率和质量的前提下，最大程度上提高零件的加工精度和质量。
从零件加工的表面层面来讲，确定模型制作方向后，还必须要设置一定的悬空区，对这一区域进行加工时就充分的考虑形变等因素，原因在于所选择材料本身带有一定的收缩性，悬空区加工过程中会受到这些因素的影响而产生分层薄厚不一的情况，导致成型后其表面会出现台阶差，影响零件的制造精度。所以，为了有效提高 3D 打印零件精度的质量控制 ［4］ 。首先，要注意降低台阶现象的出现，加工时可以适当的进行分层厚度的调整来缓解悬空区的出现和防止因公寓参数误差等情况而致使模型产生斜面这一情况 ［5］ 。其次，要降低打印支撑，完成零件加工方向确定后，在进行打印生产时必须要注意对设计模型结构的改进，降低结构悬臂，减少打印支撑。最后，要尽量缩短打印时间，通过降低设计结构中悬臂结构，有效降低打印支撑，最大程度上缩短打印时间。另外，也需要对零件的尺寸进行科学合理的设计和规划以及计算，也能够起到降低打印时间的效果 ［6］ 。
结束语：
3D 打印技术是建立计算机技术、信息技术、数字技术基础上，借助数字技术材料来进行立体物品打印的新型技术。其在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，并逐渐发展到产品直接制造当中。
而在实际生产制造当中，3D 打印零件的精度和质量常会受到一些因素的影响而导致其精度发生偏差，由此影响零件的质量，尤其受到3D 打印工艺参数的影响较为明显，所以，相关技术人员必须要能够针对这些因素进行仔细的分析，并采取有效的方法予以修正，以此来提高 3D 打印零件的精度，为企业带来高质量的产品。
参考文献：
［1］孙振军 . 3D 打印技术在零件制造中精度及质量控制方法研究[J]. 山东工业技术 , 2019, 283(05):71.
［2］张福全 , 张涛 , 徐龙春 , 等 . 完全 3D 打印技术制作 MRI 质量控制体模 [J]. 中国医学影像技术 , 2018, 34(12):124-128.
［3］贾亮 , 刘楠 , 杨广宇 , 等 . 电子束 3D 打印模型处理对钛合金零件成形精度的影响 [J]. 钛工业进展 , 2019.85［4］许中明 , 王鸿博 , 杨亘 . 几何参数对 3D 打印零件轮廓精度影响的研究 [J]. 机械设计与制造 , 2017(5).91
［5］申伟 , 张利军 . 3D 打印技术在零件加工中的应用 [J]. 金属加工( 冷加工 ), 2017, 000(017):22-23.
［6］王亮 , 孙建华 , 孟兆生 , 等 . 基于 3D 打印的轻量化轴类零件内部结构设计与研究 [J]. 机械研究与应用 , 2019, 032(002):50-52.
