新一代机械革命——3D打印技术的革命与未来

李蒋靓

摘要：3D打印技术是新一代机械革命，它区别于传统打印技术，体现了成本少、耗时短、便携等优点。国内外对于3D打印技术的研究如火如荼，它有良好的前景和发展，但仍有一些局限性需要克服。

关键词：3D打印、便携、成本低、局限性、创新、发展

众所致知，世界上经历过三次象征性的科学大革命，分别是以瓦特蒸汽机为标志的第一次工业革命、以电力为标志的第二次工业革命和以无线通讯为成就的第三次计算机技术革命。而工业领域要实现工业4.0的道路还在发展，科技还在不断进步。

中国在近代史上由于早期自身专制主义中央集权制的封建自闭加上列强侵略的战乱不断，没能很好的把握住科技工业革命的时机，而是以洋务运动的“师夷长技以制夷”开始经历了维新运动、辛亥革命、中日战争、国共内战等，在“取明深义，取其发挥”的道路上不断地将自身传统文化与世界带来的外来文化产生碰撞，融合，吸收与创新。如今社会稳定下来了，我们的生活不再被战乱所困扰，而是要发展安定稳和的小康社会，紧跟世界的步伐甚至自我创新与发展，走出一条属于中国自身的特色道路。科技也是如此，从早期的观摩，到学习，到发展创新，中国必须收纳高科技人才，大力发展创新实验室，努力走在时代的前端。

区别于传统的打印技术，3D打印则是新一代机械技术革命。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，它采用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与传统打印工作原理大致一样，在打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，和计算机联通后，通过计算机控制把“打印材料”逐层逐层的垒加起来，最后把计算机上的构思想法转化为实际物品。那是非常简单并且便携的操作，利用高科技实现了想法转化为实际的梦想。3D打印一般是通过数字技术材料打印机来打印的。常在模具的制造、工业的产品设计等方向被用于制造工业模型，之后被用于某些物品的直接制造，如今社会上已经有使用这种新型的技术而打印出理想的零件了。如今它的运用和发展是机械创新的一个重要的课题。它的便携和操作实现了当代“快节奏”的步伐。

世界对于3D打印的研究如火如荼。世界知名汽车兰博基尼采用了Stratasys的Fortus的3D打印系统在短短时间的20天内就设计制造并组建出了新款Aventador的1/6比例原型，其中包含车身、底盘和零件，总成本只有3000美元，对比传统制造节约92%的金钱。德国著名的Fraunhofer研究所研发了一种新的3D打印制造技术，这种技术可以实现金属零部件的高精度丝网印刷（screen printing），它所制造的金属零部件的细节方面则是用SLM或者粉末床粘合技术而无法达到的。美国的学府西北大学，它的研发实验室研发出了一种新型的技术方法来实现金属成分的3D打印。研发人员运用发明了一种由金属或混合金属粉末、溶剂和弹性体粘结剂制成的液体油墨。该油墨能在常温下通过一个喷嘴快速喷出，一旦喷出，液体就会快速凝结，这样的新型方法实现了可以快速创造出较大的物体。把他放到一个简易的窑炉里对形成的3D结构做烧结处理。这样就完成了，这样的创新是非常有意义的，它的方法非常有趣，有想象力，并且把想象力运用到实际操作中，实现了发明。这些创新制造推动了3D打印的前景和挖掘了它潜在的能力，让我们看到它区别于传统的制造的优点体现在哪里。

国内对于3D打印的研究也在跟进和创新中。西安交通大学克研发了运用多束激光辅助控温3D打印定向晶零件的装置和技术，通过增加辅助控温光源，得到连续的柱晶或单晶组织。这个创造结合了激光辅助，多元化的创新是非常好的。浙江大学则运用FDM三维打印技术制作基底，采用铺粉的技术，来制作微流控芯片。铂力特则研制出专门针对难熔金属和高导热高反射金属的专用3D打印装备BLT-S300T，打印出了钨合金零件，值得可喜的是打印出来的工艺参数稳定，成形结构完备。它的零件整体采用薄壁结构，最小壁厚仅0.1mm。实现了3D打印技术的精密精确。国内的创新和发展体现了科技的创新水平，也展示了国内对于3D打印技术的重视程度。

3D打印技术以便携、成本低、耗时短、精密度高、运用广著称。其所在商业价值也不容小觑。它被广泛的运用到各个领域，可以实现各个领域的制造，企业可以缩短人力、物力、财力，并且能研发出更为紧密的产品，是非常有利于企业发展的。

然而它仍有一些局限性因素值得再发展克服。它局限于材料的限制，虽然高端工业印刷可以采用塑料、金属或者陶瓷打印，但缺少3D打印胚胎干细胞则无法打印。而且打印的材料都是较昂貴和稀少的。这是一个需要克服的课题，所以我们可以利用新能源，可再生能源，在实验室里研发做实验，利用新型能源技术来克服。还有机器的限制，这就需要制作更为精密的机器，把3D原理与机械更好的融合在一起，从广泛性出发，让3D打印进入大众的生活，而不是停留在高科技路线，这样的广泛性发展还需要时间来实现。知识产权的忧虑也是当下需要考虑的一个重要问题。只要有模板，人们就可以随意复制产品，这对于设计者是非常头疼的。我们需要增加知识产权保护法规来依靠法律的手段保护3D打印的知识产权，在鼓励创新的同时，也要保护它，让它在法律的庇护下“健康成长”。还有道德的底线问题仍是时代发展需要考虑的重大问题。科技在不断进步，克隆的出现，生物技术的发展等曾引起不小的讨论。3D打印也是，因为它的便携、快速、成本低，它的发展迅速，未来可能会打印出更为高科技的产物，可能和生命技术合作，运用到各个领域。这时候，哪些可以打印，哪些不可以打印就需要法律的规范和人们自身的道德来约束。一些违法犯罪的物品不可打印，一些触碰人类道德底线的产品不可生产出。还有花费的承担，机器的昂贵，只能让一些企业才能接触，普通人没法普及使用，如何简易打印装置，让它普及化，大众化是值得探讨的话题。机器也有好坏，如何发明创新更好的机器与打印技术相融合，是我们需要追求与发展的一个方向。

我国如今对于发展创新已花了人力物力。海外交流，众金打造现代化实验室，鼓励发明创新创造，吸引海外高科技人员等。但我们在法律约束，在知识产权的保护伞这一方面仍需要继续深化改革发展。用法律的武器杜绝知识倾权，假冒伪劣产品，拿起法律的武器来制止一些违法厂商用低成本模仿、打擦边球等盈利现象。这是金钱的诱惑，加上他们钻了一些法律的空挡才出现这一乱相。科技在飞速发展，人们的点子、想法也在不断推陈出新，我们也要学会自己保护自己的产权，而不是因为他人的劝说或金钱收买而选择放弃维权的道路。维权之路是艰辛的，但也是必要的，因为只有维权了，才能最大程度上保护我们发明创造的意义。而不是他人窃取了，他人盈利了，而你自己却吃了哑巴亏还助长这股歪风邪气。国家在发明创造的路还很长，我们要学习、发明、创造，也要依法、维权、和遵从道德底线。这是我们基于科技实际以外不可或缺的人文问题。

3D打印技术是新一代的机械革命，它发展至今还需理论和实践的相结合。有优点，也有局限性需要发展克服。如何更好的研究发展和创新仍是当下需要热谈的话题。

参考文献：

[1]陈清，打印机技术研究和未来应用发展趋势初探[J]，电子世界，2013（16）：232-233

[2]胡发宗等.三维立体打印机的成形技术[J].模具技术，2004