3D打印与社会生产的关系

沈禹含

摘 要：3D打印又称为“增材制造”技术，是现如今飞速发展和极为流行的一种生产方式之一。3D打印技术，毋庸置疑，已成为可预见的未来的核心技术革命之一，其发展之势如日中天，是一种新兴的快速成型技术，一直以来受到了社会及世界各国广泛的关注。3D打印技术的成熟度及性能不断的提升，精度和速度不断提高，使3D打印可以缩短新产品研制周期，降低了产品研发和制造成本，3D打印技术也将被推向更高的层面。传统的产品设计是建立在工业革命以来所形成的大批量生产方式之上的，这意味着消费者的差异性在设计过程中难以体现。未来的3D打印技术可以让设计师自行制造设计作品，然后通过传统渠道或者网络平台进行销售。随着3D打印技术的日趋成熟，独立设计师对于传统加工业的依赖性将越来越小。

关键词：3D打印;发展前景;设计研发;独立

一、引言

近年来，3D打印技术获得迅速的发展，并受到世界各国的广泛关注和应用。美国科学家将3D打印产业列为美国十大增长最快的工业之一，更有的甚至期望3D打印这种神奇的技术能带来第三次工业革命的热潮。当3D打印产业化之后，将成为一种基础的、成本更低、研发周期更短的生产方式，必将使社会制造业的迅猛崛起，引领第三次工业革命的到来。

二、3D打印的概念

3D打印，又叫做快速成型、“增材制造”技术，以经过智能化处理后的3D数字模型文件为基础，通过逐层增加材料的方式来构造任意形状的3D实体形状。通俗的讲就是将计算机设计的立体图形一层一层的打印出来，叠加在一起，变成立体实物的过程。

3D打印最初的技术起源于20世纪80年代美国军方的快速成形技术，通过电脑创建的三维设计图将材料分层“打印”叠加，最终整体成形。3D打印机的出现是对生产方式的一个革新，使设计师与产品之间建立了直接联系。一方面保证了设计者的想法、创意能够原汁原味的体现出来，另一方面可以大大降低制作成本，而随着科技的不断进步，3D打印机用于大规模制造变为可能。就目前而言，3D打印机主要被应用在医疗行业、科学研究、产品原型、文物保护、建筑设计、食品产业、飞机制造业、汽车制造业、配件饰品等领域。

三、我国的3D打印技术发展现状及前景分析

（一）我国的3D打印技术的发展现状

我国3D打印技术发展与发达的国家相比较，在技术标准、水平、产业规模等方面还存在很多有待改善和发展的地方，但经过多年的发展，若干很关键的技术得到了重要的突破，产业发展开始起步，形成了小规模产业市场，并在多个领域有了较为成熟的应用和发展，为下一步发展奠定了良好的基础。尽管如此，国内3D打印技术的推广与应用尚在起步阶段，无论是工业应用，还是个人消费领域都存在广阔的发展前景。对于工业领域而言，国内在激光术方面的技术具有一定优势，这有助于在以激光烧结为成型技术的3D打印设备制造和打印服务领域进行发展。对于个人消费领域，应用的推广速度绝大部分取决于对于3D打印这一技术认知的提高，在普通大众面前的普及程度，以及相关辅助平台，如软件设计、制作文件库和模型库的发展等。

目前，3D打印与传统的制造技术形成互补。相较于传统生产方式，3D打印技术的确是重大的变革，但目前和近中期还不具备推动第三次工业革命的本领，也不会是传统制造业的终结者。当前的3D打印技术在复杂构件、新产品开发、协同制造和实现创意方面较有优势，最理想的应用是在个性化或者定制化的领域。因此，近中期还不可能完全替代传统的制造技术，应该是优势互补。3D打印机的出现是对生产方式的一个革新，使设计师与产品之間建立了直接联系。

（二）我国的3D打印技术的前景分析

随着工业现代化的不断发展，传统的加工工艺已无法满足现代工业部件的加工需求，许多异形结构利用传统加工很难加工或根本不能加工。因此，3D打印机应运而生。传统的工业产品开发，往往是先开模具，然后再做手板，而运用3D打印技术，无需开模，可以把制造时间减少，费用降低，对成本更好的控制。而一些好的设计理念，无论其结构和工艺多么复杂，均可利用3D打印技术，短时间内制造出来，工业设计师新的设计造型观必将随着时代、科技和人文艺术的发展而更新。现在，设计师和工业生产是分离开的，设计师的很多想法，很多创意，都停留在设计图纸、数字模型上，大部分的设计需要到工厂找师傅帮忙加工生产，在交流和沟通上都有着很多不必要的麻烦和障碍，也耽误了不少生产时间。随着3D打印技术的发展与应用，产品的生产方式已不再成为设计师想象力的束缚。设计师能够专注于产品形态创意和功能创新，即所谓“设计即生产”。外观再复杂的产品都能通过3D打印机打印出来，且浑然一体，从而极大地促进了产品的创新设计，并有效改善工业设计能力薄弱的问题。

3D打印技术是一种生产方式，只能代替原来工业生产、手工艺生产及传统工艺中的某一环节，是可以改善和提高生产效率，降低人员消耗和时间成本的有效途径。

英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中，将“3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一”。这充分可以看出3D打印机将来不是要取代某一个制造业，而是要取代几乎所有的制造业。当3D打印机可以成为人手一台的工具的时候，人人都可以成为一个设计师，都可以将自己大脑中的想法，自己的创意通过打印机快速实现出来。甚至可以用它来改善一下我们生活中一些不便，以往家中的东西坏了或者丢了，大家的想法都是从哪里可以修补或者在哪里可以买一个。然而，当3D打印技术更为普及的时候，大家想到的不再是去买、去修，而是利用3D打印机打印一个。未来你想要什么，只需下载图纸，按一下‘打印键，就可以去喝咖啡听音乐了，剩下的所有事，请统统交给打印机。3D打印机的未来或将无所不能，只需要一个想法，一些材料，一台3D打印机，就能将脑中的一切转变为实体

四、3D打印未来的发展趋势和特点

3D打印目前为以后的发展奠定下来扎实的基础，并且现在发展前景很明朗，目标也很明确。

3D打印规模化发展仍需要很长的阶段。因为虽然3D打印机的用途很广，但是目前还处于概念设计阶段。3D打印技术的产业化主要体现在先进材料的突破、生产成本的降低、工艺的完善及应用规模的扩大。3D打印产业发展快速，预计通过5到8年左右时间将实现规模化发展。虽然我国的3D打印技术已经取得了长足的进步，但还主要停留在设计和样机开发阶段，尚未实现规模化生产。

3D打印个人消费将成为一大亮点和特色。想象力有多大，3D打印的用途就有多广。3D打印技术会像电脑、网络进入普通家庭一样，价格越来越便宜，性能却越来越卓越，将融入我们的生活甚至改变我们的生活。每一个人都可以通过打印机来实现自己的想法，每一个人的不同需求，都能通过3D打印得到满足，人们的生活方式将被彻底改变。同时，个性化设计即将成为一种时尚。千篇一律的产品设计，已经无法满足人们的个性化需求。而3D打印的出现，满足了人人可以创造个性化产品的需求。例如，鞋的尺码是这一设计方式的典型体现：以往的设计模式是让消费者千变万化的脚型与运动习惯去适应有限的尺码与型号，而3D打印技术则可根据消费者个人脚型、运动习惯设计出与其完全匹配的产品。3D打印技术使产品的个性化设计与生产成为可能。消费者可根据自身条件、喜好甚至不同的产品使用情景自行进行设计与生产。利用3D打印技术可以实现产品的量身定做，真正实现以人为本。在3D打印的大潮之下，个性化的定制产品将成为主流，将会带动个性化消费时代的来临。

3D打印有着巨大的带动效应，将促进全产业链的“爆发式”增长。3D打印产业链可以分为上游的材料制造、中游的3D打印设备制造以及下游的相关应用软件和服务。生活当中绝大部分消费品都可以使用3D打印来制造，按制造业行业划分，可分为文教体育用品、工藝美术品、纺织服装、鞋、帽、皮革、羽绒、化学纤维、橡胶制品、塑料制品、非金属矿物制品、家具制品制造等，这将是一个巨大的产业。

五、结语

未来的3D打印技术不仅从根本上改变了延续近百年的现代制造业模式，也从深层影响了设计领域的方方面面。未来的设计师将不会再把自己的想象力固封在产品加工工艺的牢笼中，设计师的想象力与创造力会得到空前的激发。独立设计师可依靠3D打印技术将自己的创意变成真实的产品，从而催生大量独立设计师及设计品牌。设计的社会化趋势将会打破以往设计组织的僵硬的结构划分，消费者获得了自己设计、生产产品的权力。

参考文献：

[1]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业（中旬刊），2012（9）.

[2]邵宇.3D打印技术的发展与产品设计民主化[J].工业设计，2013（3）.

[3]张楠，李飞.3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J].机械设计，2013（7）.

[4]王灿才.3D打印的发展现状分析[J].丝网印刷，2012（9）.