论创客与3D打印技术

尚广庆

(苏州市职业大学 机电工程学院，江苏 苏州 215104)

1 创客在3D打印技术发展中的作用

创新是科学发展、文明进步的动力。培养大学生的创新能力，是大学教育的首要任务。在3D打印技术的发展过程中，创客们以饱满的热情、创新的精神，推动着3D打印技术的飞速发展。而3D打印直接将创客们的设计产品化，真正将CAD与CAM集于一体，助推了创客们的创新梦想，已成为创新创业的有效手段[1-2]。创客在3D打印新技术的产生、发展和创新中起到了非常重要的作用[3]。

1) 创客是3D打印的动力源。由5名创客开发的Arduino开源硬件催生了个人3D打印机，目前已被大公司Google选作Android开源配件的开发工具。创客们所推动的软硬件开源已成为3D打印快速发展的科技潮流。2008年，第一台开源的桌面级3D打印机RepPap发布，使全球各地的每个人都能以低成本打印RepPap的组装件，然后再用打印机制造出日常用品。桌面级的开源3D打印机为轰轰烈烈的3D打印普及化浪潮揭开了序幕。2009年，著名的桌面级3D打印机公司MakerBot创立，该打印机就源自于RepPap的开源项目。MakerBot出售DIY套件，购买者可自行组装3D打印机，个人3D打印机产品市场由此蓬勃兴起，使得原本极其昂贵的3D打印机从“高端大气上档次”的大工厂走入到了寻常百姓家。因此，创客是名副其实的个人3D打印机的创造者，是第三次工业革命的启蒙者[4]。正如一位伟人所说“人民，只有人民，才是创造世界历史的动力”。

早前，我国由于全民缺失创意造成了大量的恶性竞争和山寨横行；如今，通过创客精神的再造，已逐步让国内的几家开源硬件公司在国际上打出自己的品牌。大家已没有必要去山寨和盗版，只需找准细分市场，每一个细小的改进和特色都可以让创客们获得相应的丰厚回报，使得国内的制造行业呈现出勃勃生机，这个发展过程如同当年的德国[5]。

2) 创客是3D打印的助推器。3D打印技术的普及，并没有使创客们停下脚步，而是以更大的热情与创新，将3D打印技术推向了一个又一个高度，促进了3D打印技术的飞速发展。从最新的生物打印，到食品打印机的出现(见图1)，到第一把3D打印枪支的横空出世，再到3D打印房屋，以及将荒漠的沙子3D打印成桥梁、玻璃作品(见图2)等，这些技术的背后都是创客们的身影，大公司出人意料地总是落后一步。“高手在民间”，创客们的全民创造热情被激发出来后，远远抛下了那些看似装备精良且因循守旧的大公司和大财团。

图1 美食打印机

图2 利用阳光和沙子3D打印出的桥梁和作品

3) 创客是3D打印的新希望。未来的3D打印技术有待于创客们去创造，创客们的创造力是无穷的。他们一旦成为个体制造者、不再被动地为别人打工时，对经济利益的追求也将发挥无穷的主观能动性，因此，创客们将以饱满的热情继续推动3D打印技术向前发展，进一步拓展3D打印的应用领域，将3D打印无孔不入地渗透到经济生活的方方面面。

创客们提出的未来商店，如果是一双鞋子，创客们可以按照顾客的尺码和脚型、所选择的颜色和材质现打现卖，也可以按照顾客的要求将名字、小饰件打在鞋上，未来的鞋店如图3所示。当然，也可以进行蛋糕定制、3D人像、玩具等3D打印。图4是创客们利用“手机+智能云网”所开设的App Store。用户只需在手机上下载了App后，将自己定义的产品颜色和样式，以及个人的签名等上传，然后下单，App Store就会根据定制进行3D打印并立即发货。因无需库存，虽然是个性化产品，但价格也比较低廉。

另外，创客们还提出了多种设想，并从事着多种研制开发工作。如创客们提出的材料混合制造3D打印工艺，即将多种材料同时打印，并在同一时间内完成融合，而不需要独立打印后再组装。可以设想终有一日，一个完整的产品或设备可以一次打印完成。如利用3D打印技术打印如沙子般细小的、充电/放电、寿命以及能量密度与普通商用电池媲美的3D电池，如图5所示。以及打印平面电路、立体复杂电路及其支撑件如图6所示。还有，创客们正在研发的利用新兴材料石墨烯作为3D打印材料的技术，这样就可以打印出透明触摸屏幕、光板，甚至太阳能电池，所有这些为我们展示了利用3D打印技术的美好蓝图。

图3 未来的鞋店

图4 eBay提供FabApp手机用于定制手表

图6 在纸上3D金属打印的印刷电路

2 基于3D打印培养创客精神和素质

创客们正有幸迎来人类有史以来第一个“个人英雄机会”的全民爆发期。3D打印结合3D智能数字化工具，正成为新一代创客手中创造世界的“双节棍”。3D打印展现了全民创新的通途。对我国来说，3D打印带来了“中国制造”向“中国智造”转变的历史机遇，也给创客们实现梦想提供了新契机。“互联网+3D打印”很可能是推动大众创业、万众创新的亮点。如何抓住机遇，借创客运动和“全民智造”的东风，激发培养国民的创客精神，是一个非常值得思考的问题。借鉴欧美等发达国家的成功做法，结合我国实际，提出以下建议[6-8]：

1) 大力宣传3D打印技术。各级政府应当大力宣传3D打印技术在生产生活中的重大作用和对智能制造的重大意义，在学校、图书馆、商业中心等公众场所，提供3D打印机及其技术介绍，让社会普通市民了解3D技术，增强3D技术在全社会的影响力，让更多的人从3D打印技术的可能性中获得启发，形成良好的社会环境。

2) 培育创新意识和创新精神。创客本身就是指具有创新理念的人，离开创新就不会有创客。因此，培育创新精神和创新意识，是培养创客的前提。利用3D打印技术，创客们可以实现“自由设计，快速制造”，所想即所得，大大激发创客的创新兴趣，培养良好的创新意识和创新精神。

3) 将3D打印技术引入到创新教育内容中。3D打印是未来创新教育应用的主流技术之一，是创新教育的必要组成部分。在创新教育过程中，可针对不同层面建立基于3D打印的创新教育体系和教育行业标准，制订教学培养计划。学生可充分利用基于3D打印技术的创客空间、创新实验室，通过创新设计、数学建模和3D打印，理论与实践结合，培养更多更好的具有创客精神的社会有用人才。

3 结论

在3D打印技术的发展过程中，创客成为了该技术发展的直接推手。而3D打印技术的出现，催化了创客们的创新创业梦想。在即将到来的全球第四次工业革命中，利用3D打印技术继续激发和培养创客精神，是全社会努力的方向，亦是加速“中国制造”向“中国智能”转型升级的有效途径。