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淺析3D打印技術(shù)的發(fā)展前景和對策
摘要：3D打印技術(shù)，毋庸置疑，已成為可預(yù)見未來的核心技術(shù)革命之一，其發(fā)展之勢如日中天，不可逆轉(zhuǎn)。注目時(shí)局，高度重視3D打印技術(shù)的研發(fā)并穩(wěn)步推進(jìn)其試點(diǎn)運(yùn)行將成為積極應(yīng)對3D打印技術(shù)浪潮襲來的應(yīng)有之態(tài)度及舉措。
關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)，發(fā)展前景，態(tài)度對策
引 言
眾所周知，第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命分別以蒸汽機(jī)的發(fā)明和電氣化的使用為標(biāo)志，以其強(qiáng)大的生產(chǎn)力解放為基礎(chǔ)，深刻地改變了西方資本主義國家甚至整個(gè)世界的面貌，有力地推動(dòng)了世界現(xiàn)代化的歷史進(jìn)程。顯而易見，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，更是當(dāng)今世界格局下各國綜合國力比較的核心指標(biāo)之一，可以說，最新最前沿的科學(xué)技術(shù)的掌握和最早應(yīng)用推廣，將是未來國家間競爭的重要體現(xiàn)和地位分水嶺。那么，當(dāng)下最值得關(guān)心注目的科學(xué)技術(shù)是什么呢？毫無爭議，3D打印技術(shù)將占一重要席位且有愈演愈烈之勢。
一、3D打印技術(shù)的扼要介紹
3D打印技術(shù)目前最為引人注目的當(dāng)推3D打印機(jī)，鑒于此，本文將把3D打印機(jī)作為其技術(shù)典型來探討。3D打印機(jī)誕生于20 世紀(jì)80 年代中期，是由美國科學(xué)家最早發(fā)明的。3D打印機(jī)是指利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出真實(shí)三維物體的一種設(shè)備，其基本原理是利用特殊的耗材( 膠水、樹脂或粉末等)按照由電腦預(yù)先設(shè)計(jì)好的三維立體模型,通過黏結(jié)劑的沉積將每層粉末黏結(jié)成型,最終打印出3D實(shí)體。3D打印過程可分為兩步，首先在需要成型的區(qū)域噴灑特殊的膠水，然后均勻噴灑粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)，重復(fù)這一過程直到實(shí)體模型被“打印”成型。由于其分層加工的過程與噴墨打印機(jī)十分相似，所以被稱為“打印機(jī)”。[1]
二、3D打印技術(shù)的發(fā)展前景
正如著名的《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》最近描述了3D打印技術(shù)的前景——這是一種新型的生產(chǎn)方式，能夠促成第三次工業(yè)革命。根據(jù)研究3D打印機(jī)的前賢報(bào)告，可以從以下四個(gè)方面來一窺其勢。未來5-10年，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步及市場需求的擴(kuò)大，3D打印機(jī)將呈現(xiàn)四個(gè)方面的發(fā)展趨勢：（一）3D打印速度和效率將不斷提升。隨著開拓并行、多材料制造工藝方法的采用，打印速度和效率有望獲得更大提升;（二）3D打印材料更加多樣化。隨著先進(jìn)材料的不斷發(fā)展，智能材料、納米材料、新型聚合材料、合成生物材料等將成為3D打印材料；（三）3D打印機(jī)價(jià)格大幅下降。一些較小規(guī)模的3D 打印機(jī)制造商已經(jīng)開始推出一萬美元以下的3D打印機(jī)。隨著技術(shù)進(jìn)步及推廣應(yīng)用，3D打印機(jī)的價(jià)格有望大幅下降。（四）3D打印機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。3D打印機(jī)誕生后，早期主要用于航空航天、機(jī)械、醫(yī)療、建筑等行業(yè)的模型制作。隨著其進(jìn)一步走向成熟，3D打印機(jī)已開始用來制造汽車、飛機(jī)等高科技含量零部件、皮膚、骨骼等活體組織。專家預(yù)計(jì)，在不久的將來，從鞋、眼鏡到廚房用具、汽車等各種產(chǎn)品都可以用3D打印機(jī)生產(chǎn)出來。[2]
三、3D打印技術(shù)的革命意義
3D打印技術(shù)的發(fā)展前景如此之廣闊，發(fā)展勢頭如此之強(qiáng)勁，那么其對現(xiàn)有的生產(chǎn)關(guān)系及模式有何影響呢？據(jù)社會科學(xué)家研究推測，3D 打印機(jī)的推廣應(yīng)用具有重要的革命性意義，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（一）制造工藝的深刻變革。3D 打印的特點(diǎn)在于通過逐層堆積材料進(jìn)行加工，而不是通過去除多余材料進(jìn)行加工。因此，這項(xiàng)工藝也被稱作“堆積制造”或“添加制造”。這改變了通過對原材料進(jìn)行切削、組裝進(jìn)行生產(chǎn)的加工模式，節(jié)省了材料和加工時(shí)間，帶來了制造工藝的深刻變革。（二）制造技術(shù)的重大飛躍。3D 打印技術(shù)是一種新興的高科技技術(shù)，綜合應(yīng)用了CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、光化學(xué)以及材料科學(xué)等諸多方面的技術(shù)和知識，3D 打印技術(shù)的不斷成熟將推動(dòng)包括新材料技術(shù)、智能制造技術(shù)和堆積制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)大的飛躍。（三）制造模式的一次“革命”。3D打印作為一種新的加工工藝，將改變第二次工業(yè)革命產(chǎn)生的以裝配生產(chǎn)線為代表的大規(guī)模生產(chǎn)方式，使產(chǎn)品生產(chǎn)向個(gè)性化、定制化轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的根本變革。3D 打印機(jī)的推廣應(yīng)用將減少產(chǎn)品推向市場的時(shí)間，產(chǎn)品用戶只要簡單下載設(shè)計(jì)圖在數(shù)小時(shí)內(nèi)通過3D 打印將產(chǎn)品“打印”出來，從而不需要大規(guī)模生產(chǎn)線，不需要庫存大量的零部件，不需要大量的工人。[3]
四、3D打印技術(shù)的態(tài)度對策
3D打印技術(shù)發(fā)展前景看好，對社會大生產(chǎn)領(lǐng)域又將帶來革命性的意義，那么作為孜孜追求實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國應(yīng)當(dāng)仁不讓、毫不猶豫地接過這根技術(shù)革命接力棒并奮而追之。古語有云：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”誠然，3D打印技術(shù)已成世界技術(shù)革新之潮流，不可逆轉(zhuǎn)，但首先還是得摸清它對我國是實(shí)質(zhì)性影響，方能更有效地科學(xué)判斷并理性制策。談到影響，固然就得一分為二，即積極影響和負(fù)面作用。3D打印技術(shù)對我國之積極影響首先表現(xiàn)在為我國制造技術(shù)的趕超帶來機(jī)遇。3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，與其他成熟技術(shù)相比，無論在技術(shù)創(chuàng)新還是應(yīng)用上，我國與發(fā)達(dá)國家之間的差距相對較小，可以在較短時(shí)間內(nèi)縮短差距。其次體現(xiàn)為推動(dòng)制造業(yè)服務(wù)化，加快制造業(yè)升級。3D打印的推廣應(yīng)用將帶動(dòng)包括3D設(shè)計(jì)服務(wù)、信息服務(wù)等生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的發(fā)展，給我國制造業(yè)升級帶來新機(jī)遇。
其負(fù)面作用更是不容小覷，應(yīng)認(rèn)真分析對待。正如前述，3D打印機(jī)的技術(shù)特性決定了其不需要大規(guī)模生產(chǎn)線，不需要庫存大量的零部件和工人勞動(dòng)力。所以首當(dāng)其沖的便是對我國勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)可能帶來巨大沖擊。3D打印這一生產(chǎn)模式改變了過去大規(guī)模生產(chǎn)線的制造模式，所需工人將大幅減少，使得勞動(dòng)力成本在生產(chǎn)成本中的比重降低，我國勞動(dòng)力成本比較優(yōu)勢將進(jìn)一步被削弱，這對當(dāng)前以勞動(dòng)密集型為主的我國制造業(yè)將帶來較大沖擊。另一方面則是可能進(jìn)一步拉大與發(fā)達(dá)國家的差距。美歐等發(fā)達(dá)工業(yè)化國家在3D打印機(jī)行業(yè)處于領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品在全球3D打印機(jī)行業(yè)占有絕大多數(shù)市場份額。我國雖然于20世紀(jì)90年代開始推進(jìn)3D打印機(jī)的研發(fā)，但還主要停留在設(shè)計(jì)和樣機(jī)開發(fā)，尚沒有一款具有國際水平的3D打印機(jī)推向市場。如果不加快推進(jìn)3D打印機(jī)的研發(fā)及推廣應(yīng)用，我國與發(fā)達(dá)國家的差距將進(jìn)一步加大。
簡要探討了3D打印技術(shù)對我國的影響，那么應(yīng)以何姿態(tài)去面對并處理好這些客觀問題呢？筆者認(rèn)為，為加快推進(jìn)3D打印機(jī)的快速發(fā)展，我國應(yīng)主要從三個(gè)方面著力推進(jìn)：其一，應(yīng)高度重視3D打印技術(shù)發(fā)展。我國應(yīng)該高度重視3D打印技術(shù)可能帶來的制造業(yè)革命，深入分析全球3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢，研究建立3D打印機(jī)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系，制定符合我國國情的3D打印機(jī)中長期發(fā)展戰(zhàn)略。其二，加大對3D打印機(jī)研發(fā)。建議將3D打印機(jī)納入《智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)》，加大研發(fā)投入力度，突破關(guān)鍵核心技術(shù)與工藝。加強(qiáng)與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)合作，研究建立以現(xiàn)有的幾家科研機(jī)構(gòu)為主體，同類主要企業(yè)為載體的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的溝通與交流，盡快將商用打印機(jī)推向市場。其三，加快3D打印機(jī)的推廣應(yīng)用和試點(diǎn)示范。選擇高端汽車零部件、醫(yī)療等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用和試點(diǎn)示范，積極探索和積累3D打印機(jī)的運(yùn)營和管理經(jīng)驗(yàn)。[4]
綜上所述，3D打印技術(shù)是方興未艾的在可預(yù)見未來的核心技術(shù)革命之一，在全世界社會大生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)勢必將引發(fā)深刻的革命性意義，我國應(yīng)高瞻遠(yuǎn)矚，及時(shí)果斷地把握好時(shí)代氣息，積極有效地應(yīng)對好3D打印技術(shù)并使之為實(shí)現(xiàn)中國夢和中華民族的偉大復(fù)興而服務(wù)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 劉欣靈,《3D打印機(jī)及其工作原理》,《網(wǎng)絡(luò)與信息》,2012年8月版
[2] 潘巍,《3D打印機(jī)：進(jìn)入主流指日可待》,《微電腦世界》,2012年12月版
[3] 湯敏,《3D打印機(jī)將極大沖擊中國市場》,《上海企業(yè)》,2013年1月10
[4] 同上
現(xiàn) 代 科 學(xué) 技 術(shù) 課 程 論 文
學(xué)院：馬克思主義學(xué)院
專業(yè)：中國近現(xiàn)代史基本問題研究
姓名：徐文滔
學(xué)號：12121842109