3D打印與社會生產(chǎn)的關(guān)系

沈禹含

摘 要：3D打印又稱為“增材制造”技術(shù)，是現(xiàn)如今飛速發(fā)展和極為流行的一種生產(chǎn)方式之一。3D打印技術(shù)，毋庸置疑，已成為可預(yù)見的未來的核心技術(shù)革命之一，其發(fā)展之勢如日中天，是一種新興的快速成型技術(shù)，一直以來受到了社會及世界各國廣泛的關(guān)注。3D打印技術(shù)的成熟度及性能不斷的提升，精度和速度不斷提高，使3D打印可以縮短新產(chǎn)品研制周期，降低了產(chǎn)品研發(fā)和制造成本，3D打印技術(shù)也將被推向更高的層面。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計是建立在工業(yè)革命以來所形成的大批量生產(chǎn)方式之上的，這意味著消費者的差異性在設(shè)計過程中難以體現(xiàn)。未來的3D打印技術(shù)可以讓設(shè)計師自行制造設(shè)計作品，然后通過傳統(tǒng)渠道或者網(wǎng)絡(luò)平臺進行銷售。隨著3D打印技術(shù)的日趨成熟，獨立設(shè)計師對于傳統(tǒng)加工業(yè)的依賴性將越來越小。

關(guān)鍵詞：3D打印;發(fā)展前景;設(shè)計研發(fā);獨立

一、引言

近年來，3D打印技術(shù)獲得迅速的發(fā)展，并受到世界各國的廣泛關(guān)注和應(yīng)用。美國科學家將3D打印產(chǎn)業(yè)列為美國十大增長最快的工業(yè)之一，更有的甚至期望3D打印這種神奇的技術(shù)能帶來第三次工業(yè)革命的熱潮。當3D打印產(chǎn)業(yè)化之后，將成為一種基礎(chǔ)的、成本更低、研發(fā)周期更短的生產(chǎn)方式，必將使社會制造業(yè)的迅猛崛起，引領(lǐng)第三次工業(yè)革命的到來。

二、3D打印的概念

3D打印，又叫做快速成型、“增材制造”技術(shù)，以經(jīng)過智能化處理后的3D數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層增加材料的方式來構(gòu)造任意形狀的3D實體形狀。通俗的講就是將計算機設(shè)計的立體圖形一層一層的打印出來，疊加在一起，變成立體實物的過程。

3D打印最初的技術(shù)起源于20世紀80年代美國軍方的快速成形技術(shù)，通過電腦創(chuàng)建的三維設(shè)計圖將材料分層“打印”疊加，最終整體成形。3D打印機的出現(xiàn)是對生產(chǎn)方式的一個革新，使設(shè)計師與產(chǎn)品之間建立了直接聯(lián)系。一方面保證了設(shè)計者的想法、創(chuàng)意能夠原汁原味的體現(xiàn)出來，另一方面可以大大降低制作成本，而隨著科技的不斷進步，3D打印機用于大規(guī)模制造變?yōu)榭赡?。就目前而言?D打印機主要被應(yīng)用在醫(yī)療行業(yè)、科學研究、產(chǎn)品原型、文物保護、建筑設(shè)計、食品產(chǎn)業(yè)、飛機制造業(yè)、汽車制造業(yè)、配件飾品等領(lǐng)域。

三、我國的3D打印技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

（一）我國的3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國3D打印技術(shù)發(fā)展與發(fā)達的國家相比較，在技術(shù)標準、水平、產(chǎn)業(yè)規(guī)模等方面還存在很多有待改善和發(fā)展的地方，但經(jīng)過多年的發(fā)展，若干很關(guān)鍵的技術(shù)得到了重要的突破，產(chǎn)業(yè)發(fā)展開始起步，形成了小規(guī)模產(chǎn)業(yè)市場，并在多個領(lǐng)域有了較為成熟的應(yīng)用和發(fā)展，為下一步發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。盡管如此，國內(nèi)3D打印技術(shù)的推廣與應(yīng)用尚在起步階段，無論是工業(yè)應(yīng)用，還是個人消費領(lǐng)域都存在廣闊的發(fā)展前景。對于工業(yè)領(lǐng)域而言，國內(nèi)在激光術(shù)方面的技術(shù)具有一定優(yōu)勢，這有助于在以激光燒結(jié)為成型技術(shù)的3D打印設(shè)備制造和打印服務(wù)領(lǐng)域進行發(fā)展。對于個人消費領(lǐng)域，應(yīng)用的推廣速度絕大部分取決于對于3D打印這一技術(shù)認知的提高，在普通大眾面前的普及程度，以及相關(guān)輔助平臺，如軟件設(shè)計、制作文件庫和模型庫的發(fā)展等。

目前，3D打印與傳統(tǒng)的制造技術(shù)形成互補。相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，3D打印技術(shù)的確是重大的變革，但目前和近中期還不具備推動第三次工業(yè)革命的本領(lǐng)，也不會是傳統(tǒng)制造業(yè)的終結(jié)者。當前的3D打印技術(shù)在復(fù)雜構(gòu)件、新產(chǎn)品開發(fā)、協(xié)同制造和實現(xiàn)創(chuàng)意方面較有優(yōu)勢，最理想的應(yīng)用是在個性化或者定制化的領(lǐng)域。因此，近中期還不可能完全替代傳統(tǒng)的制造技術(shù)，應(yīng)該是優(yōu)勢互補。3D打印機的出現(xiàn)是對生產(chǎn)方式的一個革新，使設(shè)計師與產(chǎn)品之間建立了直接聯(lián)系。

（二）我國的3D打印技術(shù)的前景分析

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的加工工藝已無法滿足現(xiàn)代工業(yè)部件的加工需求，許多異形結(jié)構(gòu)利用傳統(tǒng)加工很難加工或根本不能加工。因此，3D打印機應(yīng)運而生。傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)，往往是先開模具，然后再做手板，而運用3D打印技術(shù)，無需開模，可以把制造時間減少，費用降低，對成本更好的控制。而一些好的設(shè)計理念，無論其結(jié)構(gòu)和工藝多么復(fù)雜，均可利用3D打印技術(shù)，短時間內(nèi)制造出來，工業(yè)設(shè)計師新的設(shè)計造型觀必將隨著時代、科技和人文藝術(shù)的發(fā)展而更新?，F(xiàn)在，設(shè)計師和工業(yè)生產(chǎn)是分離開的，設(shè)計師的很多想法，很多創(chuàng)意，都停留在設(shè)計圖紙、數(shù)字模型上，大部分的設(shè)計需要到工廠找?guī)煾祹兔庸どa(chǎn)，在交流和溝通上都有著很多不必要的麻煩和障礙，也耽誤了不少生產(chǎn)時間。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，產(chǎn)品的生產(chǎn)方式已不再成為設(shè)計師想象力的束縛。設(shè)計師能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意和功能創(chuàng)新，即所謂“設(shè)計即生產(chǎn)”。外觀再復(fù)雜的產(chǎn)品都能通過3D打印機打印出來，且渾然一體，從而極大地促進了產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計，并有效改善工業(yè)設(shè)計能力薄弱的問題。

3D打印技術(shù)是一種生產(chǎn)方式，只能代替原來工業(yè)生產(chǎn)、手工藝生產(chǎn)及傳統(tǒng)工藝中的某一環(huán)節(jié)，是可以改善和提高生產(chǎn)效率，降低人員消耗和時間成本的有效途徑。

英國《經(jīng)濟學人》雜志在《第三次工業(yè)革命》一文中，將“3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要標志之一”。這充分可以看出3D打印機將來不是要取代某一個制造業(yè)，而是要取代幾乎所有的制造業(yè)。當3D打印機可以成為人手一臺的工具的時候，人人都可以成為一個設(shè)計師，都可以將自己大腦中的想法，自己的創(chuàng)意通過打印機快速實現(xiàn)出來。甚至可以用它來改善一下我們生活中一些不便，以往家中的東西壞了或者丟了，大家的想法都是從哪里可以修補或者在哪里可以買一個。然而，當3D打印技術(shù)更為普及的時候，大家想到的不再是去買、去修，而是利用3D打印機打印一個。未來你想要什么，只需下載圖紙，按一下‘打印鍵，就可以去喝咖啡聽音樂了，剩下的所有事，請統(tǒng)統(tǒng)交給打印機。3D打印機的未來或?qū)o所不能，只需要一個想法，一些材料，一臺3D打印機，就能將腦中的一切轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶓w

四、3D打印未來的發(fā)展趨勢和特點

3D打印目前為以后的發(fā)展奠定下來扎實的基礎(chǔ)，并且現(xiàn)在發(fā)展前景很明朗，目標也很明確。

3D打印規(guī)?；l(fā)展仍需要很長的階段。因為雖然3D打印機的用途很廣，但是目前還處于概念設(shè)計階段。3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化主要體現(xiàn)在先進材料的突破、生產(chǎn)成本的降低、工藝的完善及應(yīng)用規(guī)模的擴大。3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，預(yù)計通過5到8年左右時間將實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展。雖然我國的3D打印技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步，但還主要停留在設(shè)計和樣機開發(fā)階段，尚未實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

3D打印個人消費將成為一大亮點和特色。想象力有多大，3D打印的用途就有多廣。3D打印技術(shù)會像電腦、網(wǎng)絡(luò)進入普通家庭一樣，價格越來越便宜，性能卻越來越卓越，將融入我們的生活甚至改變我們的生活。每一個人都可以通過打印機來實現(xiàn)自己的想法，每一個人的不同需求，都能通過3D打印得到滿足，人們的生活方式將被徹底改變。同時，個性化設(shè)計即將成為一種時尚。千篇一律的產(chǎn)品設(shè)計，已經(jīng)無法滿足人們的個性化需求。而3D打印的出現(xiàn)，滿足了人人可以創(chuàng)造個性化產(chǎn)品的需求。例如，鞋的尺碼是這一設(shè)計方式的典型體現(xiàn)：以往的設(shè)計模式是讓消費者千變?nèi)f化的腳型與運動習慣去適應(yīng)有限的尺碼與型號，而3D打印技術(shù)則可根據(jù)消費者個人腳型、運動習慣設(shè)計出與其完全匹配的產(chǎn)品。3D打印技術(shù)使產(chǎn)品的個性化設(shè)計與生產(chǎn)成為可能。消費者可根據(jù)自身條件、喜好甚至不同的產(chǎn)品使用情景自行進行設(shè)計與生產(chǎn)。利用3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)產(chǎn)品的量身定做，真正實現(xiàn)以人為本。在3D打印的大潮之下，個性化的定制產(chǎn)品將成為主流，將會帶動個性化消費時代的來臨。

3D打印有著巨大的帶動效應(yīng)，將促進全產(chǎn)業(yè)鏈的“爆發(fā)式”增長。3D打印產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游的材料制造、中游的3D打印設(shè)備制造以及下游的相關(guān)應(yīng)用軟件和服務(wù)。生活當中絕大部分消費品都可以使用3D打印來制造，按制造業(yè)行業(yè)劃分，可分為文教體育用品、工藝美術(shù)品、紡織服裝、鞋、帽、皮革、羽絨、化學纖維、橡膠制品、塑料制品、非金屬礦物制品、家具制品制造等，這將是一個巨大的產(chǎn)業(yè)。

五、結(jié)語

未來的3D打印技術(shù)不僅從根本上改變了延續(xù)近百年的現(xiàn)代制造業(yè)模式，也從深層影響了設(shè)計領(lǐng)域的方方面面。未來的設(shè)計師將不會再把自己的想象力固封在產(chǎn)品加工工藝的牢籠中，設(shè)計師的想象力與創(chuàng)造力會得到空前的激發(fā)。獨立設(shè)計師可依靠3D打印技術(shù)將自己的創(chuàng)意變成真實的產(chǎn)品，從而催生大量獨立設(shè)計師及設(shè)計品牌。設(shè)計的社會化趨勢將會打破以往設(shè)計組織的僵硬的結(jié)構(gòu)劃分，消費者獲得了自己設(shè)計、生產(chǎn)產(chǎn)品的權(quán)力。

參考文獻：

[1]王雪瑩.3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)（中旬刊），2012（9）.

[2]邵宇.3D打印技術(shù)的發(fā)展與產(chǎn)品設(shè)計民主化[J].工業(yè)設(shè)計，2013（3）.

[3]張楠，李飛.3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對未來產(chǎn)品設(shè)計的影響[J].機械設(shè)計，2013（7）.

[4]王燦才.3D打印的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].絲網(wǎng)印刷，2012（9）.