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杨宝珍
N o n g y e j i x i e
农业现代化的提高对于我们每个人甚至整个社会都有非常重要的意义。因此，人们逐步开发新技术来提高农业生产率。3D 打印技术正在改变制造业，为农机制造提供优化方法，在农业机械制造中3D 打印技术正在逐渐被推广应用。
一、现代农业生产中3D 打印技术的重要应用1、制造工具
首先，定制是3D 打印技术最主要优势之一。应用传统制作方式定制农机具及其零部件的成本是很高的，然而3D 打印技术能够迅速并且低成本地处理好这一难题。假如人们要定制某种专用工具，能够在短时间内将一张3D 打印出来。3D 打印技术的简单、方便、快捷，使设计制作人员可以更加轻松地完成最传统制作方法最难完成的工作。3D 打印树脂或蜡等可塑性强的材料铸模和图案是制作工具最简便、最经济的方法。 2、城市农业和室内园艺
随着农用土地的减少，室内园艺和城市农业变得越来越受欢迎。在室内种植各种蔬菜、草药和花草等是人们越来越喜欢的生活方式之一。通过创建用于容纳植物的自定义基础设施，人们能够在很小的城市公寓里设计和建造出各种风格独特的花园。室内农场有特定的设备需求。经过3D 打印的园艺构造，农业学家能够分充考虑和利用每个建筑物的可用资源和现有的空间，以及适应每个
建筑物的独特结构来建设室内农场。3D 打印为室内农场的建设提
供了经济有效的制造方法，城市农业和室内园艺制造者能够打印基础设备。3D 打印还能够更好的进行仿形制造，对于室内园艺和城市农业这些逐渐兴起的行业具有非常重要的作用。
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3、更换零件
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农用设备一般对于每个农业生产过程都是专用的，当一台机器出现故障时，更换新机器的费用会很高。3D 打印基本上解决了这个问题。对于生产中损坏的零件更是如此。在法国，英国，加拿大和德国，小麦种植的最大成本因素是农机设备，占农业总预算的25％-30％。2015年，在波兰的一项学术研究显示，农用拖拉机，拖车和喷雾器的备用零部件成本每年在530美元--2100美元之间。这些机器零部件成本与维修企业规模和机器价格有关。
由于农民在机器翻新改造方面具有的独创性和适应性，农用设备的平均使用寿命为20-40年。在此期
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间，备用件经常缺少或过时，很难更换维修。机器后期使用过程中维修和更换零件的价格会比其原始价格贵许多。人们利用3D 打印技术可以在最短的时间内生产出备用零件，节省时间，提高效率。他们可以按需生产，不必要长期保留大量的库存。假如农民自己拥有3D 打印机，就能够自行设计制造零件。不仅能够节省时间，还能够降低成本。农民可以最大程度地减少停机时间，提高农用机械生产效率。
4、3D 打印技术简介（1）3D 打印技术的制造过程
生命晶石（2）3D 打印原理。3D 打印技术的模板是计算机三维设计
模型，使用三维软件将模型分解成无数层平面切片，然后由数控成型系统使用热熔喷嘴、激光束等方式将丝状、粉末状或液态的塑料、陶瓷、细胞组织、金属等材料进行逐层黏结堆积，经过层层叠加逐渐成型，制作出实体产品。
（3）建模。简单的讲3D 建模就是应用3D 软件将虚拟三维空间构建出具有三维坐标数据的模型。
第一、通过3D 扫描仪逆向工程建模。三维扫描仪逆向工程建模就是通过扫描仪对实体扫描后得到三维数据，而后经过加工修复。它能够精准表达该物体三维结构的一系列坐标数据，将数据输入三维软件就可以完美的体现出该物体的三维模型。目前，已经有很多3D 建模软件投入到三维建模中得到很好的应用。
基于单片机的信号发生器第二、用建模软件建模。目前，已经有很多3D 建模软件投入到三维建模中得到很好的应用。另外，还有许多3D 打印机厂家销售3D 打印机时也向购买者提供3D 模型制作软件。
第三、直接下载模型。互联网上有很多三维模型网站，数量和种类都很多，能够直接下载到各种各样的三维模型，可以直接用来进行三维打印。
二、目前3D 打印技术在农机制造业中的重要作用
传统的农业机械制造过程复杂，包括确定设计方案、制作样机、样机实际操作试验、改进样机多次优化设计方案达到制造要求才能完成本次开发。传统农业机械设计首先要考虑制作加工，在能够实现加工的基础上进行设计，设计无法在实际生产中实现。3D 打印技术最大的优势在于改变传统设计思维，采用层层叠加的方式，在加工过程中不需要考虑加工约束，特别适合加工形状复杂的仿形结构、空间渐变曲线。使用3D 打印技术可为农机的设计与制造开拓新思路，使更多的仿形结构得到很好的应用。
3D 打印技术能够缩短农机设备试制周期，降低制造成本。农业机械与其他机械最大的区别在于农机需要在田间试验，田间试验受作物生长周期的限制，因此样机试验效果的反馈成为缩短农机研发周期的瓶颈，许多农机要用几年时间才能完成田间试验。3D 打印技术最大的优势在于田间实验效果的迅速反馈，小尺寸关键部件的成型时间短，几乎不需要人为操作，成型单件成品时间远远少于传统加工。
短时间内可以反复多次进行田间试验、优化设计方案，缩短了农机设备的试制周期，使田间试验与设计修改结合得更为紧密，效率更高，减少了产品的研发时间，减少产品研制成本。发展3D 打印技术能够提高农机制造技术，提高农业机械设备的实用性和可靠性。传统的农机制造技术多采用车钳铣刨磨进行加工制造，制造成本高，精度和稳定性差，虽然国家每年都有农机补贴，但农机使用寿命过短造成了极大的资源浪费。3D 打印技术将计算机与数控机床很好的相结合应用，自动化程度和加工精度非常高，成型过
程中基本不受外界条件干扰。3D 打印技术提高了农机设备的可靠性，提高了我国农业机械的制造水平和我国农业机械制造行业的竞争力。
（作者单位：157000黑龙江省农业机械工程科学研究院牡丹江农业机械化研究所）
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