3D打印技術(shù)的技術(shù)價值分析研究

李文佳+陳海秋

摘 要：在新一輪工業(yè)革命中，3D打印技術(shù)必然將迎來自己的蓬勃發(fā)展期，該文分析了3D打印技術(shù)技術(shù)的自然屬性和社會屬性，以及其個性定制、一次成型、近凈成型等獨(dú)有的特點(diǎn)，描述了3D打印技術(shù)作為介于主客體之間的物質(zhì)性實(shí)踐方式，圍繞技術(shù)、主體、客體、社會環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等維度，探討了3D打印技術(shù)的價值多樣性問題。

關(guān)鍵詞：3D打印 技術(shù) 技術(shù)價值

中圖分類號：B018 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0001-04

許多新技術(shù)都曾改變過我們的生活，目前，新一輪工業(yè)革命正在醞釀爆發(fā)中，一些先進(jìn)國家都有一些具有代表性的做法，比如，德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、日本工業(yè)4.1J。我國也制定了“中國制造2025”戰(zhàn)略，加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃和宏觀部署，以智能制造為重點(diǎn)，發(fā)展高端制造，擬通過10年的努力，使中國成為世界制造強(qiáng)國，提升我國對美、歐、日等先進(jìn)工業(yè)國家的戰(zhàn)略競爭力。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能制造的關(guān)鍵技術(shù)有人工智能、智能機(jī)器人、3D打印技術(shù)等，在新一輪工業(yè)革命中，3D打印必然將迎來自己的蓬勃發(fā)展期。

從3D打印技術(shù)的本質(zhì)看，與其他技術(shù)有共通處，因此一定也具有自然屬性和社會屬性，但技術(shù)的不同特性決定不同技術(shù)會對社會產(chǎn)生不同影響，以此能夠更準(zhǔn)確地理解3D打印技術(shù)價值生成基礎(chǔ)以及價值多樣性。

1 3D打印技術(shù)基本屬性

人類利用對于自然界客觀規(guī)律的認(rèn)識并加以應(yīng)用產(chǎn)生技術(shù)，本身也是客觀自然界的一部分，因此技術(shù)必然具備自然屬性。此外，技術(shù)存在和發(fā)展的目的是為了更好地為人類服務(wù)，滿足社會需要，這也決定了技術(shù)的社會屬性。因此，3D打印技術(shù)作為一種物質(zhì)性實(shí)踐方式，其作用體現(xiàn)在人與自然以及人與社會的關(guān)系中，也反映了人與自然以及人與社會關(guān)系，在技術(shù)活動中，既要遵循自然規(guī)律，也要遵循社會規(guī)律。因此，3D打印技術(shù)也必然同時具備自然和社會雙重屬性。

1.1 自然屬性

技術(shù)的自然屬性表現(xiàn)在任何技術(shù)在利用與改造自然中，都要遵循或利用相應(yīng)的自然規(guī)律，為了更進(jìn)一步改造自然造福人類，在自然中循序漸進(jìn)地提高技術(shù)水平，3D打印技術(shù)在傳統(tǒng)減法工藝發(fā)展的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)變到了加法工藝，利用3D打印技術(shù)，大量復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件幾乎可以通過一個工藝過程就整體制造出來，而設(shè)計(jì)時也不用再考慮焊接或鉚接的問題，設(shè)計(jì)理念和工藝制造上都與以往完全不同。在未來產(chǎn)品發(fā)展中，各類結(jié)構(gòu)件的整體化、輕量化和高可靠性是必然的發(fā)展趨勢，這就要求盡可能消除需要進(jìn)行焊接或鉚接的設(shè)計(jì)，采用整體成形的方法；另一方面，先進(jìn)的高度一體化的復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及各類外形新穎的新概念產(chǎn)品的零件設(shè)計(jì)，給傳統(tǒng)的減法工藝提出了幾乎不可能完成的任務(wù)。3D打印技術(shù)的引入使這些問題迎刃而解，制造商不再需要執(zhí)著于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造方法，可以大膽地實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的、創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，大型切削機(jī)床將在一些加工車間成為歷史。

3D打印時所使用到的材料（包括液體、粉材、線材或塊材等）也是在遵循自然規(guī)律的前提下被創(chuàng)造產(chǎn)生出來的，是對客觀事物的表征。同時，3D打印技術(shù)要在很大程度上依賴自然界發(fā)展而產(chǎn)生的信息化手段，以此來提供基本的物質(zhì)條件保障，比如信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得所有三維模型進(jìn)行數(shù)字化存儲與傳輸成為可能。由此可知，違背客觀自然規(guī)律而存在的技術(shù)是不會存在的，3D打印技術(shù)的發(fā)展也一定要服從客觀自然規(guī)律。

1.2 社會屬性

技術(shù)的社會屬性指技術(shù)是人類生產(chǎn)實(shí)踐的方式，可以使人類提高社會生產(chǎn)力，發(fā)展經(jīng)濟(jì)。人類利用技術(shù)開展生產(chǎn)實(shí)踐活動時，技術(shù)本身要受到各類社會條件制約，不可避免地與社會、空間、地理、文化等方面產(chǎn)生關(guān)系，所以說，脫離開社會人群的技術(shù)是不存在的。3D打印與傳統(tǒng)制造工藝的區(qū)別在于改變了以往的批量化生產(chǎn)方式，最大優(yōu)勢在于無需約束設(shè)計(jì)人員的想象力，給予其更大的創(chuàng)作空間，這種生產(chǎn)方式更加強(qiáng)調(diào)個性化需求，具有明顯的社會屬性。3D打印技術(shù)會受到政策的導(dǎo)向作用，政策會限制其發(fā)展速度與規(guī)模；從業(yè)者的綜合素質(zhì)也會制約技術(shù)發(fā)展水平。換言之，3D打印技術(shù)的發(fā)展不僅受到社會條件制約，也能夠反映出社會發(fā)展情況，社會發(fā)展的水平與技術(shù)發(fā)展的階段也會是匹配的。

2 3D打印技術(shù)的特性

3D打印技術(shù)在多年的不斷探索與發(fā)展過程中也逐漸體現(xiàn)出一些技術(shù)本身的特點(diǎn)。

2.1 個性定制

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)改變了批量的、千篇一律的機(jī)械成品狀況，小批、定制能夠使消費(fèi)者感受更多的個性化需求。以航空武器裝備后勤保障為例，3D打印技術(shù)作為個性化的制造方式，具有極高的應(yīng)用價值。在進(jìn)行備件更換時，通過3D打印技術(shù)制作零件，僅僅幾個小時就可以修改三維數(shù)模的數(shù)據(jù)，然后迅速定制生產(chǎn)，以此來避免等待長時間的備件調(diào)撥。3D打印不僅可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時的外場維修，及時修復(fù)受損零部件、降低維修成本和等待時間，還可按照現(xiàn)場需要，直接按需打印制造出受損的零部件，迅速補(bǔ)充作戰(zhàn)消耗。

2.2 一次成型

傳統(tǒng)生產(chǎn)加工制作周期較長，程序繁瑣，需要提前制作模具，然后經(jīng)過復(fù)雜的冷熱加工，通過車銑刨磨鉗鑄鍛焊等加工方式制作成型，過程中如果需要還要調(diào)整修正模型。3D打印技術(shù)使得這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式發(fā)生了根本改變，不需要制作模具，直接根據(jù)數(shù)字化設(shè)計(jì)一次成型，利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件可以直接生成所需要的工藝圖紙，根據(jù)圖紙一次成型打印復(fù)雜工件，并且方便、快捷、準(zhǔn)確、有效地制作出復(fù)雜工件，能夠以最快的速度進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和相關(guān)試驗(yàn)，大大縮短了工件的研發(fā)及制作周期，并且免去了定制工裝和單件加工的昂貴花費(fèi)，簡化了生產(chǎn)制造過程。

2.3 近凈成型

不同于以往切削去除材料的繁冗減材加工模式，3D打印技術(shù)最明顯的特點(diǎn)就是材料的堆積與層疊，3D打印機(jī)將原材料在電腦指令操控下，融合、堆砌到樣本或毛坯上，免去了零部件的拼裝與裁剪，比起減法工藝最高90%以上的材料去除率，加法工藝可以達(dá)到近凈成形，極大地避免了原材料的浪費(fèi)以及相關(guān)成本。同時，整體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工藝過程簡化帶來的優(yōu)勢，進(jìn)一步提高了研制和生產(chǎn)的效率。

3 3D打印技術(shù)價值多樣性

技術(shù)的價值體現(xiàn)在技術(shù)的活動之中，依賴于一定的物質(zhì)基礎(chǔ)和主客觀條件，同時，自然、生態(tài)、社會倫理等都會是技術(shù)價值創(chuàng)造與影響的重要因素，如圖1所示，這些范疇都是我們在3D打印技術(shù)價值多樣性分析里面思考的基本問題。

3.1 技術(shù)主體

技術(shù)主體主要是人，技術(shù)體現(xiàn)了技術(shù)主體的價值觀與價值取向，也反映了技術(shù)主體對技術(shù)實(shí)現(xiàn)的愿景。技術(shù)主體的預(yù)期目標(biāo)會引導(dǎo)技術(shù)向一定的方向轉(zhuǎn)變，也會影響技術(shù)價值的實(shí)現(xiàn)。3D打印使得用戶根據(jù)自身的需求制造出產(chǎn)品，是精神自由通過技術(shù)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)自由。自第二次工業(yè)革命以來，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)化和自動化生產(chǎn)體系中，工人或者說普通勞動者并不能完全實(shí)現(xiàn)個人自由，就像卓別林電影《摩登時代》中演到的一樣，工人像機(jī)器一樣重復(fù)著每一個規(guī)定動作，沒有在技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中體現(xiàn)主體性和精神自由的可能，也就是說他們的智力、感官上面的潛力沒有得到有效的發(fā)揮。但在3D打印的實(shí)踐過程中，需要在設(shè)計(jì)和改進(jìn)工作中注入大量的創(chuàng)意，就要有更多有創(chuàng)新精神的勞動者參加到設(shè)計(jì)工作中。

3D打印可以完全滿足個人的合法需求，一個行為主體在整個設(shè)計(jì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中具有3個身份：設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)者、消費(fèi)者，從需求的提出，到最終的使用，全壽命周期閉環(huán)來實(shí)現(xiàn)自己使用的需求。3D打印技術(shù)可以使普通人自由選擇數(shù)字化圖紙、產(chǎn)品組成的原材料，為自己量身訂造打印出自己需要的成品。行為主體在滿足自身選擇自由的同時，需要對主體創(chuàng)造物品所需的基本科學(xué)理論知識體系有所了解，以便在原有數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)之上添加個性化元素并進(jìn)行加工修改再創(chuàng)新，提升對物質(zhì)世界的認(rèn)識和掌握程度。

3.2 技術(shù)客體

技術(shù)客體，是在技術(shù)活動中進(jìn)入技術(shù)主體活動領(lǐng)域，按照技術(shù)主體意識運(yùn)作且以人為中心的對象系統(tǒng)。主要包括技術(shù)主體所使用的實(shí)體物質(zhì)資料，以及可以轉(zhuǎn)化為實(shí)體物質(zhì)資料的自然資料的總和。一般來講，技術(shù)客體可分成三類：一是技術(shù)主體所認(rèn)知的物質(zhì)與信息材料。3D打印與傳統(tǒng)打印機(jī)的工作原理是類似的，都是將設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為實(shí)體，傳統(tǒng)可以只是二維的實(shí)現(xiàn)，而3D打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)三維模型的制作，但是二者在選用材料上有所區(qū)別，傳統(tǒng)打印機(jī)里裝的是墨粉，而3D打印技術(shù)所使用的材料主要包括光敏樹脂、塑料、尼龍、薄膜、陶瓷以及各種金屬粉末等。此外，還有3D打印技術(shù)的相關(guān)知識儲備，比如：（1）不同行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用在技術(shù)成熟度等級處于1級和2級水平時所發(fā)表的論文和報告等。（2）在客體基礎(chǔ)上進(jìn)行改造所利用的工具，即技術(shù)主體用來改造自然所要使用的工具，包括機(jī)器、設(shè)備、裝置等，比如3D打印機(jī)。（3）技術(shù)主體在利用客體知識進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐時，對客體進(jìn)行創(chuàng)造性改造并依托主體意識而產(chǎn)生的產(chǎn)品體系，比如3D打印出來的房屋、汽車配件、人工肝臟等。技術(shù)客體被技術(shù)主體利用、加工，進(jìn)而將客體轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)主體想象中的物質(zhì)，為人類提供相關(guān)服務(wù)。需要指出的是，技術(shù)客體不能隨意地、無休止地進(jìn)行改造，主體對于客體的改造必須要符合自然的發(fā)展規(guī)律，不能違背客觀真理，否則就會造成一種破壞性的技術(shù)活動，從而影響人類生活。

3.3 自然環(huán)境

技術(shù)活動是人對自然改造的一種活動，人類不能企圖控制自然，而應(yīng)在摸清自然環(huán)境規(guī)律的基礎(chǔ)上適應(yīng)自然。生態(tài)文明建設(shè)的首要任務(wù)就是要保護(hù)自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，但這也不是說不要求經(jīng)濟(jì)建設(shè)同期發(fā)展。生態(tài)環(huán)境和國民經(jīng)濟(jì)要動態(tài)平衡，互相制約，共同進(jìn)步，這才是科學(xué)技術(shù)之于生態(tài)文明建設(shè)，或者說自然環(huán)境的意義。

3D打印技術(shù)等高科技技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，已經(jīng)不能再建立在破壞、污染生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，而是要更多地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會的可持續(xù)發(fā)展。3D打印作為一種跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、綜合性的應(yīng)用技術(shù)，對于數(shù)字化建模、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料科學(xué)、柔性智能制造等諸多前沿的、高科技的技術(shù)知識都有很好的綜合，是推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型的有力工具。3D打印可以減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)和產(chǎn)品研發(fā)時間，有效降低生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放，可以促進(jìn)原材料回收利用，實(shí)現(xiàn)綠色制造，可以推動新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品不斷產(chǎn)生，催生更多生態(tài)科技產(chǎn)業(yè)，可以促進(jìn)汽車、高鐵、航空航天等傳統(tǒng)制造的技術(shù)進(jìn)步，提供更環(huán)保、更清潔的產(chǎn)品制造方法。如若社會生態(tài)環(huán)境意識稀缺，對于3D打印技術(shù)的未來可持續(xù)健康發(fā)展也會造成影響。

3.4 社會環(huán)境

技術(shù)不斷更新的年代可以給人類帶來各種便利，然而從技術(shù)更新發(fā)展過程中可以發(fā)現(xiàn)，人類的生存能力和幸福感并沒有得到全面提升。相反地，因?yàn)楦鞣N智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)的出現(xiàn)，很多人與人、人與社會、人與自然的關(guān)系都在發(fā)生深刻的變化，社會關(guān)系中的沖突、社會問題的出現(xiàn)都反映著人與其所處社會環(huán)境的矛盾。

當(dāng)我們正在對3D打印技術(shù)給我們帶來的各種便利無限向往時，還要意識到其會衍生出其他社會問題，就像四大發(fā)明之一的火藥帶給人類建設(shè)力的同時也帶來破壞力一樣，就像電可以給人類帶來光明也可以給世界帶來災(zāi)難一樣。3D打印也有自身問題，打印活體器官的技術(shù)在給醫(yī)學(xué)界帶來了無限生命力的同時，也會在道德倫理上受到大眾質(zhì)疑；利用3D技術(shù)可以復(fù)制印鈔模板、可以打印槍支，打印子彈，在帶來便利的同時也帶來了危險。由于人類沒法預(yù)計(jì)技術(shù)發(fā)展的極限以及個體思維的極致，也就無法控制技術(shù)發(fā)展對社會所能造成的最大風(fēng)險危害。

人們在研發(fā)和利用新技術(shù)時，在實(shí)現(xiàn)技術(shù)價值時，就要考慮人類、機(jī)械和生物圈之間的一種良性的、共生的相互作用，提倡可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、和諧的生態(tài)系統(tǒng)，在遵循自然發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)“人—社會—自然”之間的有機(jī)協(xié)調(diào)發(fā)展，而不是將技術(shù)強(qiáng)加于社會和自然之上。

3.5 技術(shù)價值

技術(shù)的存在對于人類社會的生存和發(fā)展可以起到?jīng)Q定性的作用，那么制定衡量技術(shù)價值的標(biāo)準(zhǔn)就成為一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。前文論述過程為技術(shù)價值衡量的標(biāo)準(zhǔn)作出了鋪墊。技術(shù)價值存在于技術(shù)主體與客體之間，以及主客體所處的社會環(huán)境與自然環(huán)境之中，其價值表現(xiàn)的多樣性也從不同維度體現(xiàn)出來，如技術(shù)主體價值、客體價值、內(nèi)在價值、外在價值等。

技術(shù)的主體價值即技術(shù)對主體的價值，是技術(shù)對人類的生存、生活和發(fā)展的價值，即“技術(shù)之用”對于主體的基本作用和意義，主要是技術(shù)對人類生活的價值，也就是技術(shù)的物質(zhì)價值。技術(shù)為人類提供著越來越豐富的生活資料，這是人類穩(wěn)定生活的基本條件和重要保障，技術(shù)也為人類提供著越來越多的生產(chǎn)資料，這是人類賴以發(fā)展的前提條件和基本保障。人類物質(zhì)文化生活的不斷發(fā)展?fàn)恳夹g(shù)的發(fā)展，反過來，人類不斷研發(fā)的新技術(shù)又支持、保障和推動人類生活水平不斷提升，社會不斷進(jìn)步。3D打印技術(shù)可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，在工業(yè)小批生產(chǎn)或試生產(chǎn)階段使用3D打印技術(shù)則可以在模具上直接生產(chǎn)，或者在最終的模具上直接取下“母模”，大大提高工作效率。其次，3D打印可以直接進(jìn)行數(shù)字化制造，航空航天、珠寶制作、玩具生產(chǎn)以及品牌家具設(shè)計(jì)等可以直接打印，甚至可以直接打印出動部件以及整架飛機(jī)本身。

技術(shù)對客體的價值是指技術(shù)在與主體、客體及其所在環(huán)境的相互作用下，對各種客體所產(chǎn)生的效應(yīng)。前文論述過程中提到技術(shù)的客體涉及技術(shù)發(fā)生影響的方方面面，所以，技術(shù)的客體價值首先表現(xiàn)在技術(shù)對于物的效應(yīng)，這里面的物涉及物質(zhì)資料、工具、方法等不同領(lǐng)域；其次也表現(xiàn)在技術(shù)對于作為客體的人的效應(yīng)，這個主要是宣傳、影響、教育、塑造的價值；再次是技術(shù)對社會環(huán)境的效應(yīng)，即社會規(guī)范價值，提升對于社會倫理秩序的維護(hù)意識；最后是技術(shù)對自然環(huán)境的效應(yīng)，即自然生態(tài)價值，加強(qiáng)對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境的呼吁。

3D打印技術(shù)首先是可以利用3D打印機(jī)，在充足的原材料支持下，利用“概念模型”，直接以三維的物理形態(tài)展示出來產(chǎn)品原型，這樣便于設(shè)計(jì)者及時地觀察和處理設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題；其次，3D打印可以又快又便宜地制造出各種東西，可以低成本生產(chǎn)一次性產(chǎn)品或小批量的組件，可以滿足人們不斷增多的個性化、經(jīng)濟(jì)可承受的需求；再次，3D打印技術(shù)可以改善人類健康，對人類社會產(chǎn)生積極的影響；最后，從環(huán)境保護(hù)角度上講，3D打印可以極大地提升原材料的使用效率，在一定程度上降低能源消耗，為人類提供另一種選擇，提升人類適應(yīng)自然和利用自然的能力。

4 結(jié)語

3D打印具備技術(shù)的合目的性、合規(guī)律性，3D打印產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在全球范圍內(nèi)從1988年到2010年，保持著年均增長26.2%的速度，而且還預(yù)測3D打印產(chǎn)業(yè)未來仍將持續(xù)較快地增長。面對這樣的大趨勢，我國3D打印技術(shù)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)，尚需摸清技術(shù)發(fā)展規(guī)律，加強(qiáng)頂層規(guī)劃，構(gòu)建應(yīng)用法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，營造可持續(xù)發(fā)展氛圍；加大宣傳引導(dǎo)，提升科技支持力度，推動行業(yè)協(xié)同有序發(fā)展；加強(qiáng)教育培訓(xùn)，提升全民科學(xué)素質(zhì)，促進(jìn)技術(shù)社會化普及。

參考文獻(xiàn)

[1] 巨乃岐.技術(shù)價值論研究[D].山西大學(xué)，2009.

[2] 黃蓉.技術(shù)哲學(xué)視野中的3D打印技術(shù)探析[D].武漢科技大學(xué)，2015.

[3] 額日登布魯格.3D打印技術(shù)的理論與實(shí)踐[D].中共中央黨校大學(xué)，2015.

[4] 楊恩泉.3D打印技術(shù)對航空制造業(yè)發(fā)展的影響[J].航空科學(xué)技術(shù)，2013（1）：13-17.

[5] A Third Industrial Revolution[J].The Economist，2012，4（21）.