3D打印技术的技术价值分析研究

李文佳+陈海秋

摘 要：在新一轮工业革命中，3D打印技术必然将迎来自己的蓬勃发展期，该文分析了3D打印技术技术的自然属性和社会属性，以及其个性定制、一次成型、近净成型等独有的特点，描述了3D打印技术作为介于主客体之间的物质性实践方式，围绕技术、主体、客体、社会环境、生态环境等维度，探讨了3D打印技术的价值多样性问题。

关键词：3D打印 技术 技术价值

中图分类号：B018 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0001-04

許多新技术都曾改变过我们的生活，目前，新一轮工业革命正在酝酿爆发中，一些先进国家都有一些具有代表性的做法，比如，德国工业4.0、美国工业互联网、日本工业4.1J。我国也制定了“中国制造2025”战略，加强统筹规划和宏观部署，以智能制造为重点，发展高端制造，拟通过10年的努力，使中国成为世界制造强国，提升我国对美、欧、日等先进工业国家的战略竞争力。实现数字化智能制造的关键技术有人工智能、智能机器人、3D打印技术等，在新一轮工业革命中，3D打印必然将迎来自己的蓬勃发展期。

从3D打印技术的本质看，与其他技术有共通处，因此一定也具有自然属性和社会属性，但技术的不同特性决定不同技术会对社会产生不同影响，以此能够更准确地理解3D打印技术价值生成基础以及价值多样性。

1 3D打印技术基本属性

人类利用对于自然界客观规律的认识并加以应用产生技术，本身也是客观自然界的一部分，因此技术必然具备自然属性。此外，技术存在和发展的目的是为了更好地为人类服务，满足社会需要，这也决定了技术的社会属性。因此，3D打印技术作为一种物质性实践方式，其作用体现在人与自然以及人与社会的关系中，也反映了人与自然以及人与社会关系，在技术活动中，既要遵循自然规律，也要遵循社会规律。因此，3D打印技术也必然同时具备自然和社会双重属性。

1.1 自然属性

技术的自然属性表现在任何技术在利用与改造自然中，都要遵循或利用相应的自然规律，为了更进一步改造自然造福人类，在自然中循序渐进地提高技术水平，3D打印技术在传统减法工艺发展的基础上，转变到了加法工艺，利用3D打印技术，大量复杂的结构件几乎可以通过一个工艺过程就整体制造出来，而设计时也不用再考虑焊接或铆接的问题，设计理念和工艺制造上都与以往完全不同。在未来产品发展中，各类结构件的整体化、轻量化和高可靠性是必然的发展趋势，这就要求尽可能消除需要进行焊接或铆接的设计，采用整体成形的方法；另一方面，先进的高度一体化的复杂结构以及各类外形新颖的新概念产品的零件设计，给传统的减法工艺提出了几乎不可能完成的任务。3D打印技术的引入使这些问题迎刃而解，制造商不再需要执着于传统的设计和制造方法，可以大胆地实现先进的、创新的设计，大型切削机床将在一些加工车间成为历史。

3D打印时所使用到的材料（包括液体、粉材、线材或块材等）也是在遵循自然规律的前提下被创造产生出来的，是对客观事物的表征。同时，3D打印技术要在很大程度上依赖自然界发展而产生的信息化手段，以此来提供基本的物质条件保障，比如信息技术和互联网技术的发展，使得所有三维模型进行数字化存储与传输成为可能。由此可知，违背客观自然规律而存在的技术是不会存在的，3D打印技术的发展也一定要服从客观自然规律。

1.2 社会属性

技术的社会属性指技术是人类生产实践的方式，可以使人类提高社会生产力，发展经济。人类利用技术开展生产实践活动时，技术本身要受到各类社会条件制约，不可避免地与社会、空间、地理、文化等方面产生关系，所以说，脱离开社会人群的技术是不存在的。3D打印与传统制造工艺的区别在于改变了以往的批量化生产方式，最大优势在于无需约束设计人员的想象力，给予其更大的创作空间，这种生产方式更加强调个性化需求，具有明显的社会属性。3D打印技术会受到政策的导向作用，政策会限制其发展速度与规模；从业者的综合素质也会制约技术发展水平。换言之，3D打印技术的发展不仅受到社会条件制约，也能够反映出社会发展情况，社会发展的水平与技术发展的阶段也会是匹配的。

2 3D打印技术的特性

3D打印技术在多年的不断探索与发展过程中也逐渐体现出一些技术本身的特点。

2.1 个性定制

3D打印技术的出现改变了批量的、千篇一律的机械成品状况，小批、定制能够使消费者感受更多的个性化需求。以航空武器装备后勤保障为例，3D打印技术作为个性化的制造方式，具有极高的应用价值。在进行备件更换时，通过3D打印技术制作零件，仅仅几个小时就可以修改三维数模的数据，然后迅速定制生产，以此来避免等待长时间的备件调拨。3D打印不仅可以实现战时的外场维修，及时修复受损零部件、降低维修成本和等待时间，还可按照现场需要，直接按需打印制造出受损的零部件，迅速补充作战消耗。

2.2 一次成型

传统生产加工制作周期较长，程序繁琐，需要提前制作模具，然后经过复杂的冷热加工，通过车铣刨磨钳铸锻焊等加工方式制作成型，过程中如果需要还要调整修正模型。3D打印技术使得这种传统的生产方式发生了根本改变，不需要制作模具，直接根据数字化设计一次成型，利用相关的计算机软件可以直接生成所需要的工艺图纸，根据图纸一次成型打印复杂工件，并且方便、快捷、准确、有效地制作出复杂工件，能够以最快的速度进行设计验证和相关试验，大大缩短了工件的研发及制作周期，并且免去了定制工装和单件加工的昂贵花费，简化了生产制造过程。

2.3 近净成型

不同于以往切削去除材料的繁冗减材加工模式，3D打印技术最明显的特点就是材料的堆积与层叠，3D打印机将原材料在电脑指令操控下，融合、堆砌到样本或毛坯上，免去了零部件的拼装与裁剪，比起减法工艺最高90%以上的材料去除率，加法工艺可以达到近净成形，极大地避免了原材料的浪费以及相关成本。同时，整体化结构设计以及工艺过程简化带来的优势，进一步提高了研制和生产的效率。

3 3D打印技术价值多样性

技术的价值体现在技术的活动之中，依赖于一定的物质基础和主客观条件，同时，自然、生态、社会伦理等都会是技术价值创造与影响的重要因素，如图1所示，这些范畴都是我们在3D打印技术价值多样性分析里面思考的基本问题。

3.1 技术主体

技术主体主要是人，技术体现了技术主体的价值观与价值取向，也反映了技术主体对技术实现的愿景。技术主体的预期目标会引导技术向一定的方向转变，也会影响技术价值的实现。3D打印使得用户根据自身的需求制造出产品，是精神自由通过技术实现物质自由。自第二次工业革命以来，现行的标准化和自动化生产体系中，工人或者说普通劳动者并不能完全实现个人自由，就像卓别林电影《摩登时代》中演到的一样，工人像机器一样重复着每一个规定动作，没有在技术实现过程中体现主体性和精神自由的可能，也就是说他们的智力、感官上面的潜力没有得到有效的发挥。但在3D打印的实践过程中，需要在设计和改进工作中注入大量的创意，就要有更多有创新精神的劳动者参加到设计工作中。

3D打印可以完全满足个人的合法需求，一个行为主体在整个设计生产环节中具有3个身份：设计者、生产者、消费者，从需求的提出，到最终的使用，全寿命周期闭环来实现自己使用的需求。3D打印技术可以使普通人自由选择数字化图纸、产品组成的原材料，为自己量身订造打印出自己需要的成品。行为主体在满足自身选择自由的同时，需要对主体创造物品所需的基本科学理论知识体系有所了解，以便在原有数据信息的基础之上添加个性化元素并进行加工修改再创新，提升对物质世界的认识和掌握程度。

3.2 技术客体

技术客体，是在技术活动中进入技术主体活动领域，按照技术主体意识运作且以人为中心的对象系统。主要包括技术主体所使用的实体物质资料，以及可以转化为实体物质资料的自然资料的总和。一般来讲，技术客体可分成三类：一是技术主体所认知的物质与信息材料。3D打印与传统打印机的工作原理是类似的，都是将设计图转化为实体，传统可以只是二维的实现，而3D打印机可以实现三维模型的制作，但是二者在选用材料上有所区别，传统打印机里装的是墨粉，而3D打印技术所使用的材料主要包括光敏树脂、塑料、尼龙、薄膜、陶瓷以及各种金属粉末等。此外，还有3D打印技术的相关知识储备，比如：（1）不同行业领域应用在技术成熟度等级处于1级和2级水平时所发表的论文和报告等。（2）在客体基础上进行改造所利用的工具，即技术主体用来改造自然所要使用的工具，包括机器、设备、装置等，比如3D打印机。（3）技术主体在利用客体知识进行应用实践时，对客体进行创造性改造并依托主體意识而产生的产品体系，比如3D打印出来的房屋、汽车配件、人工肝脏等。技术客体被技术主体利用、加工，进而将客体转变为技术主体想象中的物质，为人类提供相关服务。需要指出的是，技术客体不能随意地、无休止地进行改造，主体对于客体的改造必须要符合自然的发展规律，不能违背客观真理，否则就会造成一种破坏性的技术活动，从而影响人类生活。

3.3 自然环境

技术活动是人对自然改造的一种活动，人类不能企图控制自然，而应在摸清自然环境规律的基础上适应自然。生态文明建设的首要任务就是要保护自然环境的可持续发展，但这也不是说不要求经济建设同期发展。生态环境和国民经济要动态平衡，互相制约，共同进步，这才是科学技术之于生态文明建设，或者说自然环境的意义。

3D打印技术等高科技技术的产生与发展，已经不能再建立在破坏、污染生态环境的基础上，而是要更多地促进经济、社会的可持续发展。3D打印作为一种跨学科、跨领域、综合性的应用技术，对于数字化建模、计算机技术、材料科学、柔性智能制造等诸多前沿的、高科技的技术知识都有很好的综合，是推动制造业转型的有力工具。3D打印可以减少生产环节和产品研发时间，有效降低生产过程产生的碳排放，可以促进原材料回收利用，实现绿色制造，可以推动新技术、新工艺、新产品不断产生，催生更多生态科技产业，可以促进汽车、高铁、航空航天等传统制造的技术进步，提供更环保、更清洁的产品制造方法。如若社会生态环境意识稀缺，对于3D打印技术的未来可持续健康发展也会造成影响。

3.4 社会环境

技术不断更新的年代可以给人类带来各种便利，然而从技术更新发展过程中可以发现，人类的生存能力和幸福感并没有得到全面提升。相反地，因为各种智能化、网络化、信息化技术的出现，很多人与人、人与社会、人与自然的关系都在发生深刻的变化，社会关系中的冲突、社会问题的出现都反映着人与其所处社会环境的矛盾。

当我们正在对3D打印技术给我们带来的各种便利无限向往时，还要意识到其会衍生出其他社会问题，就像四大发明之一的火药带给人类建设力的同时也带来破坏力一样，就像电可以给人类带来光明也可以给世界带来灾难一样。3D打印也有自身问题，打印活体器官的技术在给医学界带来了无限生命力的同时，也会在道德伦理上受到大众质疑；利用3D技术可以复制印钞模板、可以打印枪支，打印子弹，在带来便利的同时也带来了危险。由于人类没法预计技术发展的极限以及个体思维的极致，也就无法控制技术发展对社会所能造成的最大风险危害。

人们在研发和利用新技术时，在实现技术价值时，就要考虑人类、机械和生物圈之间的一种良性的、共生的相互作用，提倡可持续发展的经济、和谐的生态系统，在遵循自然发展规律的基础上，实现“人—社会—自然”之间的有机协调发展，而不是将技术强加于社会和自然之上。

3.5 技术价值

技术的存在对于人类社会的生存和发展可以起到决定性的作用，那么制定衡量技术价值的标准就成为一项非常重要的任务。前文论述过程为技术价值衡量的标准作出了铺垫。技术价值存在于技术主体与客体之间，以及主客体所处的社会环境与自然环境之中，其价值表现的多样性也从不同维度体现出来，如技术主体价值、客体价值、内在价值、外在价值等。

技术的主体价值即技术对主体的价值，是技术对人类的生存、生活和发展的价值，即“技术之用”对于主体的基本作用和意义，主要是技术对人类生活的价值，也就是技术的物质价值。技术为人类提供着越来越丰富的生活资料，这是人类稳定生活的基本条件和重要保障，技术也为人类提供着越来越多的生产资料，这是人类赖以发展的前提条件和基本保障。人类物质文化生活的不断发展牵引着技术的发展，反过来，人类不断研发的新技术又支持、保障和推动人类生活水平不断提升，社会不断进步。3D打印技术可以转变传统生产方式，在工业小批生产或试生产阶段使用3D打印技术则可以在模具上直接生产，或者在最终的模具上直接取下“母模”，大大提高工作效率。其次，3D打印可以直接进行数字化制造，航空航天、珠宝制作、玩具生产以及品牌家具设计等可以直接打印，甚至可以直接打印出动部件以及整架飞机本身。

技术对客体的价值是指技术在与主体、客体及其所在环境的相互作用下，对各种客体所产生的效应。前文论述过程中提到技术的客体涉及技术发生影响的方方面面，所以，技术的客体价值首先表现在技术对于物的效应，这里面的物涉及物质资料、工具、方法等不同领域；其次也表现在技术对于作为客体的人的效应，这个主要是宣传、影响、教育、塑造的价值；再次是技术对社会环境的效应，即社会规范价值，提升对于社会伦理秩序的维护意识；最后是技术对自然环境的效应，即自然生态价值，加强对于保护生态环境的呼吁。

3D打印技術首先是可以利用3D打印机，在充足的原材料支持下，利用“概念模型”，直接以三维的物理形态展示出来产品原型，这样便于设计者及时地观察和处理设计过程中出现的问题；其次，3D打印可以又快又便宜地制造出各种东西，可以低成本生产一次性产品或小批量的组件，可以满足人们不断增多的个性化、经济可承受的需求；再次，3D打印技术可以改善人类健康，对人类社会产生积极的影响；最后，从环境保护角度上讲，3D打印可以极大地提升原材料的使用效率，在一定程度上降低能源消耗，为人类提供另一种选择，提升人类适应自然和利用自然的能力。

4 结语

3D打印具备技术的合目的性、合规律性，3D打印产业产值在全球范围内从1988年到2010年，保持着年均增长26.2%的速度，而且还预测3D打印产业未来仍将持续较快地增长。面对这样的大趋势，我国3D打印技术的发展任重而道远，尚需摸清技术发展规律，加强顶层规划，构建应用法规与标准，营造可持续发展氛围；加大宣传引导，提升科技支持力度，推动行业协同有序发展；加强教育培训，提升全民科学素质，促进技术社会化普及。

参考文献

[1] 巨乃岐.技术价值论研究[D].山西大学，2009.

[2] 黄蓉.技术哲学视野中的3D打印技术探析[D].武汉科技大学，2015.

[3] 额日登布鲁格.3D打印技术的理论与实践[D].中共中央党校大学，2015.

[4] 杨恩泉.3D打印技术对航空制造业发展的影响[J].航空科学技术，2013（1）：13-17.

[5] A Third Industrial Revolution[J].The Economist，2012，4（21）.