3D打印技术所隐含的社会问题与控制方法

陆泽铭 杨伦

【摘要】3D打印技术是二十世纪九十年代初发展起来的一种新兴的增材制造技术。如今已经广泛的应用于工业设计、国防军事、医疗领域、个性设计等领域。在3D打印技术的探索与使用过称中，不仅为制造业的变革做出了新的贡献，还为其他生产领域带来了新的可能，该技术带来的价值是不可限量的。然而技术的异化导致任何技术都没有绝对的安全性，3D打印技术也是如此。所以科技的双重性使人类需要对新技术客观的认识，减少技术异化給人类带来的负面影响，使之更好的为人类造福。

【关键词】3D打印技术；社会问题；控制方法

3D打印技术是一种尖端的、前沿的科学技术，是制造业的重大突破。3D打印在多领域得到广泛应用，并且带动力衍生行业的发展，受到人们极大关注。从打印工业零件到打印人体组织，不断给人们带来神奇、震撼的感觉，一度成为世界各大新闻媒体报道中的高频词汇。英国的《经济学人》杂志将3D打印技术评价为“第三次工业革命的重要标准”。3D打印技术正带来越来越多的不可思议的成果：飞行速度80公里的无人机、可以连续射击上百发子弹的步枪、拥有真实功能的肝脏等。这些国外的最新研究成果打开了人们的视野，仿佛3D打印技术已经无所不能。然而技术的产生是具有二重性的，我们要对新技术客观的审视，寻找技术异化所带来的负面效应找出合理的控制方法。

一、3D打印技术的概念、原理和应用

“3D打印”又名“3DP”是“Three Dimensions Printing”的缩写是“快速成型”技术的分支。它利用CAD（Computer Aided Design）软件建构所要“打印”物体的数字模型，然后利用树脂、金属颗粒、石膏粉末等材料通过逐层累加的方式将物体构造出来的技术。

3D打印技术的工作原理并不复杂。首先计算机将3D数字模型横向分割，将一个物体的模型分割成很多的薄层；然后利用能够快速成型的塑料、金属树脂等材料把分割好的薄层打印出来；最后将打印出来的薄层粘合在一起，最终形成一个三维的真实物体。

3D打印技术最先应用于工业设计领域。对于传统制造业来说，物体的外形越复杂，制造成本越高。而使用3D打印技术来制造一个复杂而精确的零件所花的时间要少很多。很多新产品的研发需要预先制造模型，在汽车、飞机等新产品的研发过程中需要做很多零部件。设计师可以通过3D打印技术来快速制作部件然后进行拼装，这样不仅大幅度缩短了产品的研发周期而且减少了设计成本还能在设计的过程中及时发现产品缺陷并对产品改良。

3D打印技术与医疗技术相结合能使诊断更加准确并且降低手术风险。医生利用3D打印机可将CT、X光的二维图像制作成三维模型，医生分析病情时更直观，也能帮助他们术前分析和规划，从而达到降低手术风险的目的。同时3D打印机还可以打印出骨骼、具有真实功能的肝脏、血管等。利用3D打印技术印出的耳朵或鼻子，将为那些灾难中受严重伤害的病人恢复容颜提供了可行的方法。在美国维克弗雷斯特再生医学研究所人员正在研发利用3D打印机修复严重的伤口。德国科学家弗劳霍夫用3D打印机配合化学高分子材料成功打印出一种人造血管，这种人造血管不仅具有与人体血管相同的功能而且具有良好的兼容性。这项研究将有力推动大型人体器官的制造，而且为器官移植多了一种可行方案。

二、3D打印技术所隐含的社会问题

3D打印技术具有成本低、多样化、一次成型等很多优点在工业设计、医疗领域、军工等诸多领域得到广泛应用。然而产生一项新技术必然也会产生它的异化现象，对社会的发展造成负面影响。

1、知识产权的挑战

3D打印技术的出现，使得一件工艺品或是一件模型的制造不再是某个人或是某个集体的专利。利用3D扫描仪（精度可达小于0.015mm）将目标的全部外形数据转换成数字模型，它们就会变得很容易复制和传播。这样，竞争对手就能轻而易举的窃取模型数据。原创者的竞争优势可能变得更小，盗版会变得更加猖獗。盗版商只需要在原有模型数据的基础上进行改造就能够在市场上快速推出新产品，不仅会对原产品造成经济损失，还会使人们对知识产权的争斗更加激烈。

2、3D打印技术存在对人体健康的危害

3D打印机是利用逐层建构的原理把数字模型实体化。基于该技术的特点，在它使用热塑性塑料、金属、陶瓷等材料打印的过程中会产生影响人体健康的颗粒。美国伊利诺伊理工大学的一项研究成果指出：3D打印机在不通风的室内使用可能会对人体造成伤害。该研究称，目前在市场上出售的一些小型桌面级别3D打印机在进行打印工作时会伴随有大量的“超细颗粒物”的出现。在低温时，3D打印过程中“超细颗粒物”的排放量大约为每分钟200亿个。高温时，“超细颗粒物”的排放量大约为每分钟2000亿个，这相当于在室内吸一根烟的污染量。从对人体危害的角度来看，超微颗粒浓度过高会对人体健康产生不良影响，会引发哮喘、心脏病、中风等症状。如果不在通风的环境下使用3D打印机无疑会对人体健康产生影响。

3、私自制造危险物品

如果你想要利用3D打印技术制作一把枪，只需要先从网上下载或设计出3D数据模型然后利用3D打印机就能将它打印出来，这个过程并不复杂。目前通过3D打印技术打印枪支就是一种潜在威胁，然而随着这项技术的不断发展大规模武器扩散可能通过这一途径实现。

例如：在2014年5月8日，一名日本大学员工被警方逮捕，原因是他利用3D打印技术制造枪支。他从国外网站下载了手枪的3D设计图纸，然后利用3D打印机制作出了可以发射子弹的手枪。虽然他制作的手枪还未对他人造成危害，但这已经暴露了3D打印技术的危险性。在不久前，Solid Concepts公司称，他们用3D打印技术成功打印出金属材质的手枪。这把手枪以经典的1911手枪为模型，采用了一种“激光烧结技术”，这把枪能连续发射50发子弹并依然能保持枪支完好。如果这项技术被流通到市场上势必会产生不容忽视的危害。

4、3D打印技术可能对国际军事产生影响

军事实力的强弱代表着国家经济、技术水平，而且军事实力是国家之间斗争的最有力的手段，是保护国家利益的最后防线，也是最有效的威慑。3D打印技术应用到武器的研制和生产中能加快武器生产速率，减少研发周期。如果各国都利用3D打印技术大规模的复制武器，那么世界军格局可能会发生变化，可能会掀起一轮新的军备竞赛，这将会影响世界和平。

三、问题产生的原因探析

技术异化是产生社会问题的根源。技术的自然属性和社会属性是技术所固有的、不可分割的两种属性，这也是产生技术异化的根源。

自然属性的角度，任何技术都具有人为的非“自然”属性，本身就对自然有一定程度的破坏作用。热力学第二定律也揭示了这一原理“单一热源吸收的热量完全变成有用功而不产生其他影响的机器不存在”，所以说不存在绝对安全无害的技术，换言之是不存在无副作用的技术的。当代美国学者杰里米·里夫金进一步指出，包括以“消解”自然界报复为目标的技术在内的一切技术都是有缺陷的，这只是一种报复的循环而已。这就像人类、自然、与技术这三者是一个共生关系，那一个元素都不能消除，人类通过技术与自然进行物质交换，同时自然也会给与人类反作用，这也就是技术带来的负面效应。但是技术异化也是可以通过技术的不断进步而消减的，对于3D打印技术而言也是如此，通过不断的技术突破其对环境的负面性也会不断减少。

社會属性使技术的异化是可控制的。人类的认识本身是一个不断进步和提高的过程，其对技术的理解和运用永远不可能达到完美的地步。恩格斯提出：“我们只能在我们时代的条件下进行认识，而且这些条件达到什么程度，我们便认识到什么程度”。人类认识的片面性和局限性，决定了人类在改造和利用自然时既会造福自身，也会带来负面效应，技术的进步能消减其负面性，但也在一定程度上加深了异化现象。只有当人民正视技术的双重性，才能避免因滥用技术所带来的毁灭性后果。

四、3D打印技术的约束方法

正如赵国杰提到：“科学技术既影响社会，也受社会的影响。科学技术作用于社会的过程是在政府、科研机构、市场的主动、积极参与下实现的。另外，这个过程又是在一定的社会环境的制约与影响下完成。”技术与社会是相辅相成的，这二者缺一不可。

1、3D打印技术的法律约束

3D打印技术目前正处于发展与应用的起步阶段，为避免技术的不合理使用导致对人类社会和自然环境产生危害，可以在对技术进行充分了解的前提下，结合技术特点和发展阶段制定相应的法律法规。目前，在世界范围内技术法律与法规总是带有一定滞后性，而立法滞后是导致技术对人类社会和自然环境造成不良影响的原因之一。所以，在3D打印技术还未成熟的时期就应开始对其可能产生的社会问题进行评估，通过立法的形式尝试阻止一些社会问题发生。

在对3D打印技术的立法工作中，应注意以下几点：

（1）鉴于3D打印技术的特点，应制定针对性的法规。在其发展过程中，世界各国需根据该技术的特点进行立法，保证3D打印技术的合理应用。即使出现负面影响也能给与相应处理措施，做到法律上的约束和惩罚。

（2）建立3D打印技术公约和国际法规。由于当今经济技术全球化，技术的滥用不单会影响个人或组织团体之间的利益，有时可能影响国家之间的利益问题。因此，3D打印技术发展和应用应处于国际公约的监督控制下，避免3D打印技术肆意利用而威胁国际安全。各国应在国际公约的基础之上，保持与公约的一致性并根据国情制定相应的法律法规。

2、三维设计图应该被严格控制

由于3D打印所需要的图纸是数字模型十分便于网络传播。并且下载方式便利，以及事后信息难以追溯到源头，依靠现有制度，很难对模型的获取进行有效的控制。我们应当从现在开始，尽早建立起严格的模型流通控制体系。

（1）模型交流平台自行监管。这是一种以平台自律管理为主，将大部分管理的权力与责任交由网络平台承担。要求模型的发布平台进行自我监督并定期对网站内的模型抽查，通过网站的定期自查限制有风险模型的传播。这样做的优点是能够在最大程度上为模型的传播提供便利，并节约政府管理的成本。但其缺点在于难以严格禁止具有风险的模型流通。

（2）把“危险”的模型作为危险品的管理模式，进行严格的控制。通过人工审查禁止模型在私人平台发布，仅允许作者在由行业组织管理的数字化平台中分享模型，并且在经过专人的审核后才允许其他用户通过平台下载，这样做虽然能够有效地禁止风险模型的传播，但这些强制手段有可能会超出必要的限度并且成本较高。为了便于管理，可以按模型结构的复杂程度作为划分标准同时结合这两种模式。强制结构复杂的模型通过专有平台发布，因为这些模型具有危险性的可能较大，应重点进行人工审核。对于结构简单的模型，则可允许其在民间平台发布。

3、对3D打印设备和耗材进行监管

应对3D打印机和其使用耗材的销售进行监管。高精度的工业级设备和危险性耗材如金属耗材的经营者应该进行资格认证，并定期在公安机关报告商品的流通情况，及时备案。买卖双方在交易进行前也必须在公安机关进行实名制的登记，在交易之后，买家应当安排专人管理设备的运行，定期进行情况记录并备案。对于使用过的高精度工业级设备的二次流通及报废也应当在公安机关指定的单位处进行。对于没有治安隐患的桌面级打印设备和安全耗材的交易，则不纳入治安管理体系中。

4、通过教育的方式提高3D打印技术使用者的素质

技术的发展受到人的意志左右，而人的意志受道德品质影响。品德教育是控制技术风险的一种手段。我国著名教育家陶行知曾说：“没有道德的人，学问和本领越大，就能为非作恶越大”。所以，科学共同体首先要具有优秀的道德。不单在技术研发者身需要具备优秀的道德，而且在技术应用、技术控制、技术决策等方面也需要具备优良道德品质的人。所以，提高全民的道德素质是实现技术良性发展必不可少的条件，也是控制技术风险的重要手段。

5、社会舆论对3D打印技术起到规范作用

社会舆论会对技术发展产生影响：

（1）社会舆论能引导技术的发展方向。即通过舆论内容反应民众对于技术的态度，引导技术的发展方向。

（2）社会舆论能对有关部门起到监督的作用。舆论监督是一种有效的监督机制之一，对于技术的控制最终需要落实到法律和行政手段上。而舆论恰恰可以监督法律和行政手段，使得相关部门及所涉及的控制手段可以按要求落实。

（3）社会舆论能使技术发展和对技术的控制保持平衡。技术的发展需要一个相对开放的环境，严格控制会影响技术的正常发展。因此，可以将主流的舆论纳入技术发展决策的考虑内，引导技术的发展方向。社会舆论对技术的控制体现在公众对技术的态度上。通过社会舆论可以有效影响技术的发展。因此，社会舆论是对技术采取社会控制时不可或缺的重要工具和手段。社会舆论是集合了技术最终受体的意见和态度，它对技术的发展具有良好的指导和约束作用。

五、结语

目前，我国3D打印技术还处于起步阶段。随着3D打印技术的不断发展，在未来它终会应用到社会生活的各个方面。它既给我们带来了生活生产上的便利，也会让我们认清技术带来了的社会隐患。我们应预先制定应对隐患的方案，将未显现的社会问题防患于未然。法律规范是3D打印技术存在和发展的制度保障；行业监管是使3D打印技术成为成熟行业的专业保障；培养公民的道德情怀是3D打印技术合理使用的社会基础。为了使3D打印技术更成熟健康地发展，必须加强管理，提高科学共同体的综合素质，使3D打印技术更好地为人类服务。

【参考文献】

[1] 郭振华， 王清君， 郭应焕. 3D打印技术与社会制造[J]. 宝鸡文理学报：自然科学版， 2013-06-13.

[2] 杰里米·里夫金. 熵：一种新的世界观[M]. 上海译文出版社， 1987.

[3] 赵国杰. 科学、技术、社会[M]. 天津：天津大学出版社， 2003.

【作者简介】

陆泽铭（1991—），男，汉族，辽宁锦州人，渤海大學政治与历史学院2015级科学技术哲学专业硕士研究生在读，主要研究方向：科学技术哲学。

杨伦（1993—），男，汉族，山西武乡人，渤海大学政史学院2015级科哲学专业硕士研究生在读，主要研究方向：科学技术哲学。