新一代機械革命——3D打印技術的革命與未來

李蔣靚

摘要：3D打印技術是新一代機械革命，它區(qū)別于傳統(tǒng)打印技術，體現了成本少、耗時短、便攜等優(yōu)點。國內外對于3D打印技術的研究如火如荼，它有良好的前景和發(fā)展，但仍有一些局限性需要克服。

關鍵詞：3D打印、便攜、成本低、局限性、創(chuàng)新、發(fā)展

眾所致知，世界上經歷過三次象征性的科學大革命，分別是以瓦特蒸汽機為標志的第一次工業(yè)革命、以電力為標志的第二次工業(yè)革命和以無線通訊為成就的第三次計算機技術革命。而工業(yè)領域要實現工業(yè)4.0的道路還在發(fā)展，科技還在不斷進步。

中國在近代史上由于早期自身專制主義中央集權制的封建自閉加上列強侵略的戰(zhàn)亂不斷，沒能很好的把握住科技工業(yè)革命的時機，而是以洋務運動的“師夷長技以制夷”開始經歷了維新運動、辛亥革命、中日戰(zhàn)爭、國共內戰(zhàn)等，在“取明深義，取其發(fā)揮”的道路上不斷地將自身傳統(tǒng)文化與世界帶來的外來文化產生碰撞，融合，吸收與創(chuàng)新。如今社會穩(wěn)定下來了，我們的生活不再被戰(zhàn)亂所困擾，而是要發(fā)展安定穩(wěn)和的小康社會，緊跟世界的步伐甚至自我創(chuàng)新與發(fā)展，走出一條屬于中國自身的特色道路。科技也是如此，從早期的觀摩，到學習，到發(fā)展創(chuàng)新，中國必須收納高科技人才，大力發(fā)展創(chuàng)新實驗室，努力走在時代的前端。

區(qū)別于傳統(tǒng)的打印技術，3D打印則是新一代機械技術革命。3D打印技術出現在20世紀90年代中期，它采用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。它與傳統(tǒng)打印工作原理大致一樣，在打印機內裝有液體或粉末等“打印材料”，和計算機聯通后，通過計算機控制把“打印材料”逐層逐層的壘加起來，最后把計算機上的構思想法轉化為實際物品。那是非常簡單并且便攜的操作，利用高科技實現了想法轉化為實際的夢想。3D打印一般是通過數字技術材料打印機來打印的。常在模具的制造、工業(yè)的產品設計等方向被用于制造工業(yè)模型，之后被用于某些物品的直接制造，如今社會上已經有使用這種新型的技術而打印出理想的零件了。如今它的運用和發(fā)展是機械創(chuàng)新的一個重要的課題。它的便攜和操作實現了當代“快節(jié)奏”的步伐。

世界對于3D打印的研究如火如荼。世界知名汽車蘭博基尼采用了Stratasys的Fortus的3D打印系統(tǒng)在短短時間的20天內就設計制造并組建出了新款Aventador的1/6比例原型，其中包含車身、底盤和零件，總成本只有3000美元，對比傳統(tǒng)制造節(jié)約92%的金錢。德國著名的Fraunhofer研究所研發(fā)了一種新的3D打印制造技術，這種技術可以實現金屬零部件的高精度絲網印刷（screen printing），它所制造的金屬零部件的細節(jié)方面則是用SLM或者粉末床粘合技術而無法達到的。美國的學府西北大學，它的研發(fā)實驗室研發(fā)出了一種新型的技術方法來實現金屬成分的3D打印。研發(fā)人員運用發(fā)明了一種由金屬或混合金屬粉末、溶劑和彈性體粘結劑制成的液體油墨。該油墨能在常溫下通過一個噴嘴快速噴出，一旦噴出，液體就會快速凝結，這樣的新型方法實現了可以快速創(chuàng)造出較大的物體。把他放到一個簡易的窯爐里對形成的3D結構做燒結處理。這樣就完成了，這樣的創(chuàng)新是非常有意義的，它的方法非常有趣，有想象力，并且把想象力運用到實際操作中，實現了發(fā)明。這些創(chuàng)新制造推動了3D打印的前景和挖掘了它潛在的能力，讓我們看到它區(qū)別于傳統(tǒng)的制造的優(yōu)點體現在哪里。

國內對于3D打印的研究也在跟進和創(chuàng)新中。西安交通大學克研發(fā)了運用多束激光輔助控溫3D打印定向晶零件的裝置和技術，通過增加輔助控溫光源，得到連續(xù)的柱晶或單晶組織。這個創(chuàng)造結合了激光輔助，多元化的創(chuàng)新是非常好的。浙江大學則運用FDM三維打印技術制作基底，采用鋪粉的技術，來制作微流控芯片。鉑力特則研制出專門針對難熔金屬和高導熱高反射金屬的專用3D打印裝備BLT-S300T，打印出了鎢合金零件，值得可喜的是打印出來的工藝參數穩(wěn)定，成形結構完備。它的零件整體采用薄壁結構，最小壁厚僅0.1mm。實現了3D打印技術的精密精確。國內的創(chuàng)新和發(fā)展體現了科技的創(chuàng)新水平，也展示了國內對于3D打印技術的重視程度。

3D打印技術以便攜、成本低、耗時短、精密度高、運用廣著稱。其所在商業(yè)價值也不容小覷。它被廣泛的運用到各個領域，可以實現各個領域的制造，企業(yè)可以縮短人力、物力、財力，并且能研發(fā)出更為緊密的產品，是非常有利于企業(yè)發(fā)展的。

然而它仍有一些局限性因素值得再發(fā)展克服。它局限于材料的限制，雖然高端工業(yè)印刷可以采用塑料、金屬或者陶瓷打印，但缺少3D打印胚胎干細胞則無法打印。而且打印的材料都是較昂貴和稀少的。這是一個需要克服的課題，所以我們可以利用新能源，可再生能源，在實驗室里研發(fā)做實驗，利用新型能源技術來克服。還有機器的限制，這就需要制作更為精密的機器，把3D原理與機械更好的融合在一起，從廣泛性出發(fā)，讓3D打印進入大眾的生活，而不是停留在高科技路線，這樣的廣泛性發(fā)展還需要時間來實現。知識產權的憂慮也是當下需要考慮的一個重要問題。只要有模板，人們就可以隨意復制產品，這對于設計者是非常頭疼的。我們需要增加知識產權保護法規(guī)來依靠法律的手段保護3D打印的知識產權，在鼓勵創(chuàng)新的同時，也要保護它，讓它在法律的庇護下“健康成長”。還有道德的底線問題仍是時代發(fā)展需要考慮的重大問題?？萍荚诓粩噙M步，克隆的出現，生物技術的發(fā)展等曾引起不小的討論。3D打印也是，因為它的便攜、快速、成本低，它的發(fā)展迅速，未來可能會打印出更為高科技的產物，可能和生命技術合作，運用到各個領域。這時候，哪些可以打印，哪些不可以打印就需要法律的規(guī)范和人們自身的道德來約束。一些違法犯罪的物品不可打印，一些觸碰人類道德底線的產品不可生產出。還有花費的承擔，機器的昂貴，只能讓一些企業(yè)才能接觸，普通人沒法普及使用，如何簡易打印裝置，讓它普及化，大眾化是值得探討的話題。機器也有好壞，如何發(fā)明創(chuàng)新更好的機器與打印技術相融合，是我們需要追求與發(fā)展的一個方向。

我國如今對于發(fā)展創(chuàng)新已花了人力物力。海外交流，眾金打造現代化實驗室，鼓勵發(fā)明創(chuàng)新創(chuàng)造，吸引海外高科技人員等。但我們在法律約束，在知識產權的保護傘這一方面仍需要繼續(xù)深化改革發(fā)展。用法律的武器杜絕知識傾權，假冒偽劣產品，拿起法律的武器來制止一些違法廠商用低成本模仿、打擦邊球等盈利現象。這是金錢的誘惑，加上他們鉆了一些法律的空擋才出現這一亂相?？萍荚陲w速發(fā)展，人們的點子、想法也在不斷推陳出新，我們也要學會自己保護自己的產權，而不是因為他人的勸說或金錢收買而選擇放棄維權的道路。維權之路是艱辛的，但也是必要的，因為只有維權了，才能最大程度上保護我們發(fā)明創(chuàng)造的意義。而不是他人竊取了，他人盈利了，而你自己卻吃了啞巴虧還助長這股歪風邪氣。國家在發(fā)明創(chuàng)造的路還很長，我們要學習、發(fā)明、創(chuàng)造，也要依法、維權、和遵從道德底線。這是我們基于科技實際以外不可或缺的人文問題。

3D打印技術是新一代的機械革命，它發(fā)展至今還需理論和實踐的相結合。有優(yōu)點，也有局限性需要發(fā)展克服。如何更好的研究發(fā)展和創(chuàng)新仍是當下需要熱談的話題。

參考文獻：

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