對3D打印技術的思考

摘 要：3D打?。?Dprinting），是一種以數字模型文件為基礎，運用可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的快速成型技術。最新一代的信息科學技術與各種新材料的結合是3D打印技術最突出的特點。3D打印從表面上來看是顛覆了產品的制造方式，但從本質上看卻是傳統(tǒng)產業(yè)面對的挑戰(zhàn)和機遇。把3D打印技術看作是第三次工業(yè)革命的開端應該還算適宜，近年來3D打印在全球持續(xù)升溫、熱潮頻襲。然而，這一制造技術是否真如設想中那么美好？目前3D打印處在一個什么樣的階段？遇到什么樣的發(fā)展瓶頸？如何看待3D打印發(fā)展過程中出現(xiàn)的一些社會化問題？值得研究和探討。

關鍵詞：3D打??；現(xiàn)狀；瓶頸；思考

引言

全國首個“3D打印體驗園”在浙江省科技館誕生，在這之前本人也沒有太多關注過3D打印技術?！?D打印科普體驗園”旨在為公眾了解3D打印技術、普及3D打印知識提供幫助。3D打印其實已經不算一個新事物，它的概念源于19世紀末的美國——甚至比互聯(lián)網還早。3D打印早在20世紀80年代就開始發(fā)展，到最近幾年，由于互聯(lián)網的推動，使得3D打印的“軟件核心”——“數字模型”得以高速發(fā)展。再加上勞動生產力進步和技術的革新，使得3D打印機的成本不斷下降，3D打印的“硬件基礎”也業(yè)已成型，3D打印也逐漸得到了廣泛應用。但在實際運用過程中也遇到許多問題，從桌面級打印到工業(yè)級打印，從普通的3D打印到特殊產品的打印，引發(fā)了社會對3D打印一些深層次問題的思考。

1 3D打印的現(xiàn)狀和發(fā)展瓶頸

1.1 3D打印的現(xiàn)狀。說到打印機，相信很多人想到的是打印照片、文檔等等一些平面打印，但您能想象，有這樣一種打印機，不但可以打印手機、打印家具、打印房子，甚至還能打印出來一個“你”嗎，這不是天方夜譚，這是一種新型的技術-3D打印。

3D打印運用的是添加劑制作技能，其核心是數字化、智能化制造與材料科學的結合。比如：3D打印就像是糖畫一樣的生產工序，把糖熬化成液體之后，按照你想要的形狀作畫，3D打印技術就是這樣，把塑料絲融化后一層層擠出發(fā)絲般的材料疊加起來最后成型。之所以稱之為“打印機”是由于分層加工的過程與噴墨打印十分相似，與傳統(tǒng)打印機最大的差異在于它運用的“墨水”是實實在在的原材料。時下，食品、玩具、服裝、藝術品、交通工具、人造假體、房子都可以打印。據說國外打印出來的飛機已經在天上飛，汽車在路上跑，步槍還發(fā)射了多發(fā)子彈。哪一天，我們的小朋友如果要想一件新玩具，想換一只新杯子，也許你就不用去商店購買，而是可以利用家用3D打印機打出來就可以了。不過3D打印不像我們普通打印那么方便哦，它主要分為三步：第一步，創(chuàng)建你的想法。先用三維軟件，如Rhino3D、proe、3dMax、CAD、UG、Soliwork，，把你的想法繪制成模型數據，然后導出STL文件，然后使用專業(yè)切片軟件，把數據模型轉化成3D打印能讀懂的G代碼文件。第二步，打印你的3D模型。將G文件導入到專用的打印機驅動軟件，然后給噴頭加熱，開始打印。第三步，去除支架材料。取出打印完成的模型，去除支架材料多余部分，然后再進行加工，這樣精美的模型就完成了?，F(xiàn)在只是3D打印技術的產業(yè)化初級階段，未來3-5年將是3D打印技術最為關鍵的發(fā)展機遇期。國內3D行業(yè)統(tǒng)一了抱團發(fā)展的思想，未來3年內有望達到百億產值。而市場缺口打開后，國內3D打印技術市場規(guī)模將保持至少一倍以上的增長速度，有可能成為世界3D打印的中心。在不久的將來，3D打印機將像電腦一樣改變著大家的生活。

1.2 3D打印的瓶頸。3D打印機的使用成本仍然很高，打印程序也有點復雜。大多數桌面級3D打印機的售價在2萬元人民幣左右，一些國內的仿制品價格可以低到6000元。但是據3D打印機代理商透露，國產的3D打印機雖然價格低，但質量很難保障。對于桌面級3D打印機來說，由于僅能打印塑料產品，因此使用范圍非常有限，而且對于家庭用戶來說，因為在打印一個物品之前，人們必須會懂得3D建模，然后將數據轉換成3D打印機能夠讀取的格式，最后再進行打印。

3D打印不是一項高深艱難的技術。它與普通打印的區(qū)別就在于打印材料。盡管以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已經可以使用14種基本材料并在此基礎上混搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經是現(xiàn)實。但是，這些材料種類與人們生活的大千世界里的材料相比，還相差甚遠。不僅如此，這些材料的價格便宜的幾百元一公斤，最貴的要四萬元左右。一般企業(yè)和家庭難以承受。

1.3 3D打印從桌面級到工業(yè)級的轉折。3D打印技術的遠大前景即將展開：跨越虛擬世界與實體世界的鴻溝；規(guī)模經濟的鐵律從此被打破；3D打印將把人工智能從計算機拓展到現(xiàn)實世界，機器人將成為過去時……

“桌面級3D打印機”，在美國售價通常在5000美元以下，可以用來打印文化創(chuàng)意小產品，缺點是精度不高。

但現(xiàn)在桌面級別的3D打印機已經逐漸接近飽和，3D打印行業(yè)的未來在工業(yè)級市場。目前美國有上百家“桌面級3D打印機”企業(yè)，未來均可能面臨倒閉的危險。由于3D打印使用的塑料和金屬材料都很昂貴，產品精度也有限，他并不看好文化創(chuàng)意產品服務這一商業(yè)模式。

在我國，3D打印技術要得到社會和用戶的認可，就不能夠光停留在工業(yè)級的高技術含量的領域。哪怕一個3D打印照相館、一間提供定制服務的工作室，也是對3D打印技術很好的推廣。目前，3D照像館、3D體驗園在我國多個城市已經形成，讓公眾真正了解3D打印技術，能為其今后大規(guī)模的應用提供基礎。

2 3D打印引發(fā)社會問題的思考

2.1 3D打印快速發(fā)展過程中，相對的法律、法規(guī)未能及時跟進。包括知識產權、公共安全、經濟犯罪等方面面臨新的挑戰(zhàn)。隨著3D打印熱潮的逐漸興起，我國的3D打印產業(yè)也開始逐步發(fā)展，目前，在相關有利的條件的影響下，國內風投業(yè)開始介入3D打印產業(yè)。任何科學技術的發(fā)展都具有兩面性，3D打印技術也不例外，除了它所具有的技術優(yōu)勢，3D打印技術也帶來了諸多的社會問題。endprint

2.1.1涉及知識產權問題。3D打印是快速制造，不需要模具，直接樣品原型制造和傳統(tǒng)的大工廠制造模式相比，從圖紙到實物之間跨過了很多步驟，任何形狀復雜的東西，都可以被分解為一系列二維制造的疊加，3D打印技術有著其他打印技術不可比擬的優(yōu)勢，3D打印技術是一門新興的技術，法律對其知識產權問題尚未作出明確界定，但其涉及的知識產權問題將更為突出，而且要比單純的抄襲專利或版權嚴重得多。

2.1.2 危害社會安全問題。從理論上來說3D打印無所不能，在現(xiàn)實中，已經有人用3D打印機打印出可以射出子彈的“AK47”突擊步槍，這項技術是由25歲的德州大學學生科迪·威爾森（CodyWilson）所發(fā)明的，他的團隊設計了各種型號槍支的設計圖，并且能在網上直接下載，這樣一來就可以直接用3D打印機打印出槍支，并且槍支裝上子彈就能夠使用，在不久的將來，人類可以實現(xiàn)一個在桌面上就可以打印的武器基地，只要電腦和3D打印機的存在，無論孩童還是成年人都可以隨時制造武器，槍支泛濫會使社會安全問題成為一個重大問題。

2.1.3 社會經濟犯罪問題。3D打印技術在理論上可以打印人類所需要的任何東西，人類的想象力有多大，3D打印的用途就有多廣，如果犯罪分子用3D打印景區(qū)門票，電影票，甚至人民幣紙幣，那么對社會經濟的發(fā)展會產生巨大影響，經濟犯罪將成為上升趨勢，容易被防造，但沒有相對的法律、法規(guī)對此行為作出裁定。

2.2 3D打印考驗著人們的倫理道德。試想3D打印技術的發(fā)展，可以制造槍支、擾亂經濟給社會造成極大的危害，如果我們不能把3D打印技術用在推動人類社會向前發(fā)展上，那后果不可想象。所以，我們要正確認識和應用3D打印給社會可能帶來的負面影響，加強對科研人員的教育，提高科研人員的社會責任。

2.3 3D打印還需要走產業(yè)化之路。3D打印機缺乏標準，同一個3D模型給不同的打印機打印，所得到的結果是大不相同的。此外，打印原材料也缺乏標準，目前3D打印機廠商都想讓消費者買自己提供的打印原料，這樣他們能獲取穩(wěn)定的收入。這樣做雖然可以理解，畢竟普通打印機也走這一模式，但3D打印機生產商所用的原料一致性太差，從形式到內容千差萬別，這讓材料生產商很難進入，研發(fā)成本和供貨風險都很大，難以形成產業(yè)鏈。表面上是3D打印機捆綁了3D打印材料，事實上卻是材料捆綁了打印機，非常不利于降低成本和抵抗風險。

國內3D打印機和3D打印材料廠商要想在國際上得到一席之地，就必須走產業(yè)化之路，抱團競爭，相互協(xié)作，才能走向健康發(fā)展的軌道。

3 結束語

總之，目前3D打印技術發(fā)展很快，社會對3D打印技術的宣傳也到處可見，把3D打印技術看作是第三次工業(yè)革命的開端也不為過。但我們應該看到3D打印技術給社會帶來正面效果的同時，也不可忽視它的另一面。事實上，任何一種技術本身并不關心由它制造出來的東西對人類社會是有益還是有害，我們期盼3D打印技術能夠得到正確應用。

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作者簡介：黃榮根（1965，2），男，2002年畢業(yè)于武警工程學院，館員?，F(xiàn)任浙江省科技館館長助理、展教部部長，主要研究現(xiàn)代科普教育與科普傳播的實踐內容和方法。endprint