对3D打印技术的思考

摘 要：3D打印（3Dprinting），是一种以数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的快速成型技术。最新一代的信息科学技术与各种新材料的结合是3D打印技术最突出的特点。3D打印从表面上来看是颠覆了产品的制造方式，但从本质上看却是传统产业面对的挑战和机遇。把3D打印技术看作是第三次工业革命的开端应该还算适宜，近年来3D打印在全球持续升温、热潮频袭。然而，这一制造技术是否真如设想中那么美好？目前3D打印处在一个什么样的阶段？遇到什么样的发展瓶颈？如何看待3D打印发展过程中出现的一些社会化问题？值得研究和探讨。

关键词：3D打印；现状；瓶颈；思考

引言

全国首个“3D打印体验园”在浙江省科技馆诞生，在这之前本人也没有太多关注过3D打印技术。“3D打印科普体验园”旨在为公众了解3D打印技术、普及3D打印知识提供帮助。3D打印其实已经不算一个新事物，它的概念源于19世纪末的美国——甚至比互联网还早。3D打印早在20世纪80年代就开始发展，到最近几年，由于互联网的推动，使得3D打印的“软件核心”——“数字模型”得以高速发展。再加上劳动生产力进步和技术的革新，使得3D打印机的成本不断下降，3D打印的“硬件基础”也业已成型，3D打印也逐渐得到了广泛应用。但在实际运用过程中也遇到许多问题，从桌面级打印到工业级打印，从普通的3D打印到特殊产品的打印，引发了社会对3D打印一些深层次问题的思考。

1 3D打印的现状和发展瓶颈

1.1 3D打印的现状。说到打印机，相信很多人想到的是打印照片、文档等等一些平面打印，但您能想象，有这样一种打印机，不但可以打印手机、打印家具、打印房子，甚至还能打印出来一个“你”吗，这不是天方夜谭，这是一种新型的技术-3D打印。

3D打印运用的是添加剂制作技能，其核心是数字化、智能化制造与材料科学的结合。比如：3D打印就像是糖画一样的生产工序，把糖熬化成液体之后，按照你想要的形状作画，3D打印技术就是这样，把塑料丝融化后一层层挤出发丝般的材料叠加起来最后成型。之所以称之为“打印机”是由于分层加工的过程与喷墨打印十分相似，与传统打印机最大的差异在于它运用的“墨水”是实实在在的原材料。时下，食品、玩具、服装、艺术品、交通工具、人造假体、房子都可以打印。据说国外打印出来的飞机已经在天上飞，汽车在路上跑，步枪还发射了多发子弹。哪一天，我们的小朋友如果要想一件新玩具，想换一只新杯子，也许你就不用去商店购买，而是可以利用家用3D打印机打出来就可以了。不过3D打印不像我们普通打印那么方便哦，它主要分为三步：第一步，创建你的想法。先用三维软件，如Rhino3D、proe、3dMax、CAD、UG、Soliwork，，把你的想法绘制成模型数据，然后导出STL文件，然后使用专业切片软件，把数据模型转化成3D打印能读懂的G代码文件。第二步，打印你的3D模型。将G文件导入到专用的打印机驱动软件，然后给喷头加热，开始打印。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，然后再进行加工，这样精美的模型就完成了。现在只是3D打印技术的产业化初级阶段，未来3-5年将是3D打印技术最为关键的发展机遇期。国内3D行业统一了抱团发展的思想，未来3年内有望达到百亿产值。而市场缺口打开后，国内3D打印技术市场规模将保持至少一倍以上的增长速度，有可能成为世界3D打印的中心。在不久的将来，3D打印机将像电脑一样改变着大家的生活。

1.2 3D打印的瓶颈。3D打印机的使用成本仍然很高，打印程序也有点复杂。大多数桌面级3D打印机的售价在2万元人民币左右，一些国内的仿制品价格可以低到6000元。但是据3D打印机代理商透露，国产的3D打印机虽然价格低，但质量很难保障。对于桌面级3D打印机来说，由于仅能打印塑料产品，因此使用范围非常有限，而且对于家庭用户来说，因为在打印一个物品之前，人们必须会懂得3D建模，然后将数据转换成3D打印机能够读取的格式，最后再进行打印。

3D打印不是一项高深艰难的技术。它与普通打印的区别就在于打印材料。尽管以色列的Object是掌握最多打印材料的公司。它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经是现实。但是，这些材料种类与人们生活的大千世界里的材料相比，还相差甚远。不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，最贵的要四万元左右。一般企业和家庭难以承受。

1.3 3D打印从桌面级到工业级的转折。3D打印技术的远大前景即将展开：跨越虚拟世界与实体世界的鸿沟；规模经济的铁律从此被打破；3D打印将把人工智能从计算机拓展到现实世界，机器人将成为过去时……

“桌面级3D打印机”，在美国售价通常在5000美元以下，可以用来打印文化创意小产品，缺点是精度不高。

但现在桌面级别的3D打印机已经逐渐接近饱和，3D打印行业的未来在工业级市场。目前美国有上百家“桌面级3D打印机”企业，未来均可能面临倒闭的危险。由于3D打印使用的塑料和金属材料都很昂贵，产品精度也有限，他并不看好文化创意产品服务这一商业模式。

在我国，3D打印技术要得到社会和用户的认可，就不能够光停留在工业级的高技术含量的领域。哪怕一个3D打印照相馆、一间提供定制服务的工作室，也是对3D打印技术很好的推广。目前，3D照像馆、3D体验园在我国多个城市已经形成，让公众真正了解3D打印技术，能为其今后大规模的应用提供基础。

2 3D打印引发社会问题的思考

2.1 3D打印快速发展过程中，相对的法律、法规未能及时跟进。包括知识产权、公共安全、经济犯罪等方面面临新的挑战。随着3D打印热潮的逐渐兴起，我国的3D打印产业也开始逐步发展，目前，在相关有利的条件的影响下，国内风投业开始介入3D打印产业。任何科学技术的发展都具有两面性，3D打印技术也不例外，除了它所具有的技术优势，3D打印技术也带来了诸多的社会问题。endprint

2.1.1涉及知识产权问题。3D打印是快速制造，不需要模具，直接样品原型制造和传统的大工厂制造模式相比，从图纸到实物之间跨过了很多步骤，任何形状复杂的东西，都可以被分解为一系列二维制造的叠加，3D打印技术有着其他打印技术不可比拟的优势，3D打印技术是一门新兴的技术，法律对其知识产权问题尚未作出明确界定，但其涉及的知识产权问题将更为突出，而且要比单纯的抄袭专利或版权严重得多。

2.1.2 危害社会安全问题。从理论上来说3D打印无所不能，在现实中，已经有人用3D打印机打印出可以射出子弹的“AK47”突击步枪，这项技术是由25岁的德州大学学生科迪·威尔森（CodyWilson）所发明的，他的团队设计了各种型号枪支的设计图，并且能在网上直接下载，这样一来就可以直接用3D打印机打印出枪支，并且枪支装上子弹就能够使用，在不久的将来，人类可以实现一个在桌面上就可以打印的武器基地，只要电脑和3D打印机的存在，无论孩童还是成年人都可以随时制造武器，枪支泛滥会使社会安全问题成为一个重大问题。

2.1.3 社会经济犯罪问题。3D打印技术在理论上可以打印人类所需要的任何东西，人类的想象力有多大，3D打印的用途就有多广，如果犯罪分子用3D打印景区门票，电影票，甚至人民币纸币，那么对社会经济的发展会产生巨大影响，经济犯罪将成为上升趋势，容易被防造，但没有相对的法律、法规对此行为作出裁定。

2.2 3D打印考验着人们的伦理道德。试想3D打印技术的发展，可以制造枪支、扰乱经济给社会造成极大的危害，如果我们不能把3D打印技术用在推动人类社会向前发展上，那后果不可想象。所以，我们要正确认识和应用3D打印给社会可能带来的负面影响，加强对科研人员的教育，提高科研人员的社会责任。

2.3 3D打印还需要走产业化之路。3D打印机缺乏标准，同一个3D模型给不同的打印机打印，所得到的结果是大不相同的。此外，打印原材料也缺乏标准，目前3D打印机厂商都想让消费者买自己提供的打印原料，这样他们能获取稳定的收入。这样做虽然可以理解，毕竟普通打印机也走这一模式，但3D打印机生产商所用的原料一致性太差，从形式到内容千差万别，这让材料生产商很难进入，研发成本和供货风险都很大，难以形成产业链。表面上是3D打印机捆绑了3D打印材料，事实上却是材料捆绑了打印机，非常不利于降低成本和抵抗风险。

国内3D打印机和3D打印材料厂商要想在国际上得到一席之地，就必须走产业化之路，抱团竞争，相互协作，才能走向健康发展的轨道。

3 结束语

总之，目前3D打印技术发展很快，社会对3D打印技术的宣传也到处可见，把3D打印技术看作是第三次工业革命的开端也不为过。但我们应该看到3D打印技术给社会带来正面效果的同时，也不可忽视它的另一面。事实上，任何一种技术本身并不关心由它制造出来的东西对人类社会是有益还是有害，我们期盼3D打印技术能够得到正确应用。

参考文献

[1]柯白玮.第三次产业革命[N].东方早报-上海经济评论，2012-05-29：5.

[2]（美）胡迪.利普森麦尔芭.库曼.3D打印从现象到现实[M].中信出版社，2013年4月出版.

[3]佩蒂斯.爱上3D打印机（MakerBot权威手册）[M].人民邮电出版社，2013年8月出版.

[4]陈晓英；廉佳.关于3D打印技术引发问题的探究[J].渤海大学学报（自然科学版），2013-09-15.

作者简介：黄荣根（1965，2），男，2002年毕业于武警工程学院，馆员。现任浙江省科技馆馆长助理、展教部部长，主要研究现代科普教育与科普传播的实践内容和方法。endprint