黃梁瞳

中國人民公安大學

淺談3D打印技術在痕跡檢驗中的應用

黃梁瞳

中國人民公安大學

3D打印技術屬于新型高新技術，有著獨特的運作模式。雖然3D打印技術在各個領域都有著廣泛的應用前景，因此進一步加強對其的研究非常有必要。目前，3D打印技術在刑事技術工作中的應用時間則較短，因此，擴大3D打印技術的影響力顯得尤為重要。這就要求刑事技術部門需立即開展對3D打印行業(yè)中各項技術的研究及學習，讓工作人員全面了解和掌握3D打印技術，為提高取證及檢驗鑒定效率打下基礎。

3D打印技術；痕跡檢驗；應用

1、3D打印技術概述

1.1 3D打印技術的概念和分類

3D打印技術，又被人們稱之為添加制造技術，或者是增材制造和增量制造技術。美國材料與試驗協(xié)會針對3D打印技術進行了明確的界定，3D打印技術與當前的傳統(tǒng)加工方式具有極大的差別。這一技術是利用三維CAD成型技術對材料進行逐層的加工工藝，是一種使用直接制造和三維模型技術相結(jié)合的三維物理實體模型的加工方法。3D打印是集CAD建模、測量、軟件、數(shù)控、激光和材料等多學科于一體的技術，具有3D打印數(shù)字、分層、堆積、直接和快速等多方面的制造優(yōu)點。

1.2 3D打印技術的應用優(yōu)勢

3D打印技術相較于傳統(tǒng)的制造技術來說，具備明顯的數(shù)據(jù)模型制造的優(yōu)勢，其突出表現(xiàn)為在制造工藝上集中表現(xiàn)出的數(shù)字制造特點、在制造流程上突出表現(xiàn)出的分層制造特點、以及集中表現(xiàn)在制造環(huán)節(jié)上利用堆積方式體現(xiàn)出的堆積制造特點。另外，3D打印技術還由于其在數(shù)據(jù)處理方式上實現(xiàn)3D數(shù)據(jù)建模來形成快速直接制造，這一特點使得3D打印技術突破了制造環(huán)節(jié)上模具的環(huán)節(jié)束縛，實現(xiàn)了一次成型的直接制造。

1.3 3D打印技術的應用領域

當前3D打印機所使用的范圍非常廣泛，涵蓋了各行各業(yè)，只要是需要模型和原型的行業(yè)都可以使用。當前3D打印技術已經(jīng)在工業(yè)、機械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學、考古和雕刻等行業(yè)都有廣泛的應用。隨著3D打印技術的不斷發(fā)展，應用領域主要表現(xiàn)幾個方面:設計方案的評定、制造方式與裝配的檢測、功能樣件的制造與性能檢測、快速模具的小批量制造、建筑總體與裝修的展示評價、科學計算數(shù)據(jù)實體可視化、醫(yī)學與醫(yī)療工程、首飾及日用品快速開發(fā)與個性化定制、動漫造型評價和電子器件的設計與制作等多個方面。

2、3D打印技術在痕跡檢驗中的應用

2.1 制作現(xiàn)場圖

目前我國的現(xiàn)場勘驗檢查工作，一般采取平面記錄的方式進行，也有采取現(xiàn)場立體圖及透視圖記錄的方式，屬于經(jīng)轉(zhuǎn)換視角后獲得的2D圖像。盡管現(xiàn)場平面展開圖可以反映墻面的痕跡部位，但是會改變其與現(xiàn)場其他物證之間的位置關系。因此，將3D打印技術應用于現(xiàn)場勘查工作的記錄中，并按照合理的比例制作出現(xiàn)場勘查的立體模型，從而能更加精確和直觀地反映出現(xiàn)場的情況，避免由視覺誤差等造成的空間思維錯誤，還能清晰地標識出痕跡物證的位置，可對作案人的作案過程進行推演分析，也方便刑偵人員討論案情，提高案件的偵破速度。

2.2 打印3D立體檢材和樣本，為檢驗比對提供條件

現(xiàn)有的痕跡檢驗技術通常以平面特征比對為主，這種比對方式過于形象化，存在著比較主觀的缺陷，很多情況下依靠的是個人的實踐經(jīng)驗。而痕跡與造痕體的特征存在著相互對應的關系，如果能把檢材和樣本立體打印出來，利用造痕體和痕跡相對應的凹凸關系進行重合比對，無疑會提高檢驗結(jié)果的客觀性，例如在工具痕跡檢驗中，把凹陷狀痕跡進行立體一比一打印，與造痕工具進行拼合比對，或者把二者同比例放大，制作三維模型，使檢驗過程更加直觀易懂。

2.3 打印造痕體模型，為尋找作案工具創(chuàng)造條件

傳統(tǒng)立體痕跡的提取通常采用的是石膏制模、硅膠制模等方式，因為受材質(zhì)及現(xiàn)場條件的影響，提取的效果往往得不到保證，并且存在儲存上的難題，而如果使用三維掃描提取到立體痕跡的數(shù)據(jù)，計算機模擬制作痕跡所對應的造痕體，打印出成比例的造痕體模型，就可以很好地進行保存，并根據(jù)需要隨時打印，從而為尋找作案工具創(chuàng)造條件。

2.4 打印不易提取的承痕體模型

很多現(xiàn)場中承痕體是無法提取的，比如貴重物品、大型物體等，而3D打印機可按比例復制出承痕體，并可放大可縮小，具有實物提取不可比擬的便捷優(yōu)勢。

3、3D打印技術的發(fā)展趨勢

3D打印技術的實現(xiàn)，能夠為工業(yè)化生產(chǎn)提出一個發(fā)展新思路，不必束縛于生產(chǎn)成本和模具制造的相關環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)活動從量產(chǎn)車間分流出來，形成一個集中精準制造、實體分析、結(jié)構還原、應用性探究為綜合目的的實驗性生產(chǎn)或者定制生產(chǎn)。在其發(fā)展前瞻上，對于其發(fā)展趨勢可以簡單總結(jié)為以下三個具體方面的發(fā)展中心：

3.1 圍繞發(fā)展開源性三維數(shù)字建模技術形成數(shù)據(jù)共享、信息資源共享，更多的為3D打印技術所需的數(shù)字建模發(fā)展相應的便捷應用，使得一般人群都能接受和采用相關的技術應用。

3.2 圍繞發(fā)展應用領域上的材料技術結(jié)合材料技術，將醫(yī)學醫(yī)療、首飾手工藝、建筑設計等不需要量產(chǎn)車間思路的定制化生產(chǎn)擺上現(xiàn)實的發(fā)展議程上。并且在一定環(huán)節(jié)上，能夠?qū)拥较嚓P的小批量生產(chǎn)和相關的設計、試驗、分析環(huán)節(jié)，實現(xiàn)工業(yè)設計、藝術文化領域的實體性操作。

3.3 圍繞發(fā)展應用領域上的終端開發(fā)3D打印技術實質(zhì)上是一項制造技術，可以充分同相關應用領域上的工業(yè)設計思路結(jié)合起來，形成相關的終端開發(fā)，例如結(jié)合數(shù)字通信，形成遠程傳輸復制的相關技術應用；或者結(jié)合數(shù)字建模形成零配件售后維修體系中的零配件重配重制的相關技術應用?？傊?，今后3D打印技術應當是在終端開發(fā)上，結(jié)合相應的應用需求設計相關的技術應用終端。

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