3D打印技术在刑事技术中应用的探索

冯喜长

（河南省郑州市公安局须水分局，河南郑州450008）

3D打印技术在刑事技术中应用的探索

冯喜长

（河南省郑州市公安局须水分局，河南郑州450008）

3D打印技术与传统的制造业相比，具备快速成型、应用性较高、携带方便、价格低等优势。将3D打印技术应用于刑事技术工作中，不但能提高取证的精度、速度及效率，提升检验鉴定的准确度，而且能提升现场勘查及检验鉴定的质量。因此，特对刑事技术与3D打印技术的概念进行分析，并探讨3D打印在刑事技术中的应用状况，以及3D打印技术给刑事技术工作带来的挑战。

刑事技术；3D打印技术；应用；挑战

一、前言

3D打印又叫三维打印、立体打印、添加制造技术，是在数字模型及文件的基础上，运用粉末状的金属或塑料等可粘合的材料及聚合材料等，采取逐层打印方式实现物体构造的一种技术。3D打印技术不用进行机械加工，也不需要任何模具辅助，就能对案发现场的物证进行提取，并确保提取物证的精确度和清晰度，还能较好地保存物证，进而提高取证人员的工作效率。3D打印机出现于上世纪90年代中期，是一种利用光固化及纸层叠等相关技术快速成型的装置。它的工作原理与普通打印机相同，3D打印机内也装有液体状或粉末状的“打印材料”，当打印机与计算机连接后，经计算机控制能将“打印材料”进行层层叠加，最终将计算机上出现的蓝图制造为实物。将3D打印技术应用于刑事技术中，主要是在现场图、现场照片和现场立体物证等取证，以及检验鉴别工作中应用。3D打印技术可方便、快捷地提取物证，提升其现场勘查及检验鉴定的工作效率，还能避免传统的硅橡胶提取法和石膏制模法等取证的某些弊端。3D打印技术是CAD技术、光化学、控制、网络技术和激光技术等技术及知识的综合，随着3D打印技术的发展，必将成为刑事技术向前发展的巨大动力。

二、刑事技术与3D打印技术的概述

（一）刑事技术

刑事技术是一种发现、揭露及证实犯罪活动的专业技术，刑事技术又被称为法庭科学或犯罪侦查技术。它包括刑事照相、文书检验、痕迹检验、司法弹道检验、外貌识别和指纹登记等技术。

刑事照相，主要是对犯罪现场及相关物证进行拍摄、提取。痕迹检验主要是发现、固定和提取由人或工具遗留下来的痕迹，以及车辆痕迹和牲畜蹄迹等，并对它们进行检验鉴定。文书检验是根据书面的笔迹来认定文字符号的书写人，并鉴定文书的真伪，使被涂污部分的字迹内容自动显现，对撕碎或被烧毁文书进行整复。司法弹道检验是查明与射击相关的情况，如射击的距离和方向等，并根据射击的弹头及弹壳上痕迹，确认射击的枪支。指纹登记是指对固定范围内的被拘捕的人犯实施指纹捺印的登记，并将其登记的卡片编号储存，从而为查明罪犯的前科及查对现场的指纹提供依据。外貌识别就是根据证人或者受害者所陈述的作案人外貌特征或照片，对作案人实施认定。

（二）3D打印技术及其分类

1.3D打印技术

3D打印技术是一种不同于传统材料加工，在三维CAD模型数据的基础上，经添加材料进行制造的技术方式。3D打印技术主要采取的制造方法，有直接制造和三维物理实体模型制造。3D打印技术的内容包括产品生产周期中的快速原型、全生产周期中的快速制造及其相关的打印技术等，它涉及的技术有测量、CAD建模、数控、精密机械和材料等。3D打印技术具备制作速度快、价格较低等优势。

3D打印技术的特点表现在以下几点：⑴数字制造：用CAD等技术软件使产品结构进行数字化，经驱动器加重，制成器件；数字化的文件可借助网络技术进行传递，达到异地分散化制造的目的；⑵分层制造：将物体从三维结构分解为二维层状的结构，再逐层叠加为三维的物品，所以3D打印技术在原理上具备制造复杂结构物品、使制作柔性化等优势；⑶堆积制造：自上而下的堆积制造方式，在打印不匀致材料及功能梯度的物品等方面具备明显优势；⑷直接制造：对于高性能、难成型的物品部件，都可经打印直接制造，无需进行组装拼接；⑸快速打印：3D打印制造工艺的流程较短，还能进行现场制造，所以其制造速度较快。

2.3D打印技术的分类

3D打印技术的类型及其属性有：（1）光固化成形：代表技术主要源自美国的3DSystems公司和德国的Envisiontec公司，它所需材料为光敏聚合材料。这种打印技术下的打印机的优点为：可充分利用原材料，尺寸精度较高，还能制作结构较复杂的模型；（2）材料喷射：代表技术主要源自美国的3D Systems公司及Solidscape公司，其材料为聚合材料及蜡，可铸造模型；（3）粘结剂喷射：此种技术主要为美国的3D Systems公司及德国的Voxeljet公司所有，它涉及的材料有聚合材料、金属、铸造砂等，可用于3D打印机的直接制造，也可压铸模型或者制造零部件；（4）熔融沉积制造：此技术出自美国Systems公司，其材料为聚合材料。此种技术下的打印机具备价格低、体积小、生成操作难度低等优点；（5）选择性激光烧结：此技术源自美国3DSystems公司、德国EOS公司及瑞典Arcam公司，其采用的材料有聚合材料和金属，可直接制造打印机及其零部件。此种技术下的打印机具备的优点为：打印时不用支撑，打印的零件机械的性能较好、强度较高；（6）片层压：此技术源自美国Fabrisonic公司及爱尔兰Mcor公司，其所需材料为纸与金属，可直接制造打印机及其零部件；（7）定向能量沉积：源自美国的Optomec公司和POM企业，所用材料为金属，可制造3D打印机的零部件或对其进行修复。

三、3D打印在刑事技术中的应用

3D打印在刑事技术中的应用，主要表现在以下几方面：

（一）制作现场图

目前我国的现场勘验检查工作，一般采取平面记录的方式进行，也有采取现场立体图及透视图记录的方式，属于经转换视角后获得的2D图像。尽管现场平面展开图可以反映墙面的痕迹部位，但是会改变其与现场其他物证之间的位置关系。因此，将3D打印技术应用于现场勘查工作的记录中，并按照合理的比例制作出现场勘查的立体模型，从而能更加精确和直观地反映出现场的情况，避免由视觉误差等造成的空间思维错误，还能清晰地标识出痕迹物证的位置，可对作案人的作案过程进行推演分析，也方便刑侦人员讨论案情，提高案件的侦破速度。

（二）现场照片

将拍摄物品或现场地点实行精确的3D扫描后建模，再用3D打印机械将其打印出来，就能获取与现场的物证高度相似的复制品，可精确直观地反映出此物证的整体样貌，可帮助刑侦人员发现物证的细节特征，加快案件的侦破速度。

（三）现场立体物证

在对现场痕迹物证进行取证时，立体的足迹、轮胎印痕、咬痕、掐痕等，一般采取石膏制模法来提取。尽管石膏制模法可满足一般的基层工作取证需求，并具备价格低等优势，但是它存在无法克服的缺陷，主要有：（1）石膏制模法提取模型的比例一般为1:1，对于较大的物证痕迹，则无法提取；（2）石膏制模法不能真实地还原某些细微的小痕迹，会出现物证漏取或者缺取的现象；（3）石膏粉具备强吸水性，保存不易，因此，需随买随用，否则会对物证造成一定的破坏作用；（4）石膏制模法由于受到现场条件的诸多限制，不能提取到和水平夹角大的立体物证痕迹，以及开口小的容器内部或边角处的痕迹特征；（5）石膏制模法所提取的物证模型一旦遭受细微的磕碰或震动，都会出现模型损坏，不利于进行物证的提取工作；（6）石膏制模法属于有损提取的方法之一，只能提取物证一次。

立体工具痕迹的提取方式一般为直接照相，受拍照技术及拍摄角度的影响，不能完整地反映工具痕迹的全貌，也无法保证照片的清晰度，从而不利于有效检验鉴定工作的开展。而通过硅橡胶提取法来取证，如果不将其储存在固定的环境中，会导致物证痕迹的灭失。

如果采取3D打印技术对物证进行取证，就能克服以上所有的缺陷，工作人员只需带上3D扫描设备及打印设备，就能在事发现场直接制作出精确度较高的比例模型，这个模型具备放大、缩小等功能。取证人员可按照需要反映物证的精细度，选择精度不同的设备来打印物证的全貌或局部面貌，从而能准确地反映出物证的痕迹细节特征。3D打印技术在刑事技术中的应用优势有：3D打印的耗材品种较多，携带及保存也方便；能提取任何角度或部位的立体痕迹，如物证的边角、容器的内部痕迹等；可依据物证的类型，选择不同打印的耗材，3D打印机中常用的耗材为工程塑料及光敏树脂，这是由于工程塑料与光敏树脂所打印的物证模型具备强度高、容易保存等优点；3D打印还具备无损提取和多次提取的特点。

3D打印技术还能在法医临床检验中应用，主要是用于创口模型和骨骼模型的提取，用途比较广泛。如果死者的尸体处于无法长期保存的状况时，也可用3D打印复制出一个实体模型，还可按照工作需求，制作出人体某个部位或系统的模型，如单独制作尸体的骨骼模型、伤处模型等。

四、3D打印技术带给刑事技术工作的挑战

在刑事技术工作中应用3D打印技术，既是一种机遇，也是一种挑战。随着网络技术的发展，人们能够从网络中下载各种武器的3D打印CAD文件，使制造枪支及爆炸物的方式更加简单化，如德州大学的学生科迪·威尔森通过3D打印机直接打印出能射出子弹的突击步枪“AK47”。3D打印技术的出现，意味着人们的人身安全及社会的稳定将面临极大的挑战。如果作案人利用3D打印出纸币，就会增加经济犯罪的案件，阻碍国家的经济发展。另外，许多不法分子或恶作剧爱好者通过3D打印技术，组装并打印出各种不存在生物、怪兽的图片，将其置于网络中，引起人们的恐慌，扰乱社会的秩序，给刑事侦查工作造成困难。

刑事技术的工作内容之一为检验鉴定，目前检验鉴定的项目中，以指纹、掌纹、足迹、工具痕迹、枪弹痕迹、虹膜鉴定和人像识别，以及DNA检验鉴定等技术为主，3D打印技术的应用必将给以上的检验鉴定技术带去巨大的挑战。3D打印已经可以打印出指纹手套、掌纹手套、枪支、脚套、虹膜、人体活性组织和人皮面具等，从而能轻易地击败传统识别模式，增大个体认定的难度。同时采用精细的3D扫描设备及适合的耗材，就能实现对各种实物的无限复制。如工业产品、雕塑、文物等，从而不利于知识产权保护工作的进行，也增加艺术品的真假鉴定工作的难度。因此，随着3D打印技术的不断优化，以及打印机的精度持续提升，检验鉴定的难度也随之增加。

面对3D打印技术给刑事技术工作带来的挑战，需采取的改善措施有：

其一，将3D打印技术应用于刑事技术工作中，刑事技术部门需把握一定的“度”，并对3D打印的产品与原物的不同点进行研究，增加它们的区别度，并在现场勘查中进行认真辨别。需从打印材料的特点、打印工艺特征等角度出发，解决3D打印产品和原物难以区分、鉴定的难题。

其二，公安机关要及早实行3D打印设备和耗材购销实名制，加大管控网络中3D打印CAD图纸的力度，并查清具有3D打印设备的企业，以及具备3D打印专业知识及能力的人员实施清查备案，避免出现扰乱社会的隐患。

其三，技术人员还需全面掌握3D打印技术，并利用网络技术建立物证数据库，提高刑事案件的侦破效率。刑事技术部门需派遣精英人员，前往欧美国家学习3D打印技术，提高取证的精度；针对我国偏远地区及小城市的刑事技术工作中未采用3D打印技术的现状，上一级的刑事部门需派遣相关技术人员，去教授3D打印技术的操作过程，将3D打印技术普及到各地刑事部门，提高刑事取证的工作效率及准确度；

其四，国家还需制定与3D打印技术相关的法律规范：通过法律手段加强对3D打印技术应用的监督管理，并加强知识产权的立法工作，如完善专利法等。3D打印技术的发展及应用，会对权利人及公众产生影响，在鼓励刑事部门等法律机关应用先进技术的同时，还应该注意3D打印技术在其他行业发展中出现损害他人利益的情况，如侵犯他人的知识产权等问题。因此，法律需对3D打印技术的知识产权给出明确界定，规范3D打印技术的管理，拓展3D打印技术的应用范围。

五、结束语

目前，3D打印技术发展速度较快，但是，其在刑事技术工作中的应用时间则较短，在许多落后的地区或小城市，还未普及3D打印技术，因此，扩大3D打印技术的影响力显得尤为重要。同时，随着3D打印技术与网络技术的发展，3D打印技术很有可能被不法分子利用搞犯罪活动，扰乱社会治安。这就要求刑事技术部门需立即开展对3D打印行业中各项技术的研究及学习，让工作人员全面了解和掌握3D打印技术，为提高取证及检验鉴定效率打下基础。

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1673―2391(2014)10―0173―03

2014-07-31 责任编校：李烽