3D打印技术的理论与实践

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经过30多年的发展,3D打印技术正在改变着人类原有的生产模式,逐渐被应用于制造业、航空航天、生物医学、电子机器人、建筑行业等行业。目前德国实施的“工业4.0”计划视3D打印技术为实现智能生产的关键技术,而且德国总理要求研究与创新专家委员会制定该技术发展的国家战略。目前美国政府成立了首家国家制造业创新中心——国家增材制造创新中心,以便促进3D打印技术的发展,从而推动制造业的回归。2015年两会前,中国政府公布了《国家增材制造产业发展推进计划2015‐2016》,制定了短期发展目标和相应措施,从而推动3D打印产业有条不紊地发展,加速我国产业结构调整,提升我国制造业整体水平。同时3D打印等先进制造业技术与信息网络技术的融合将推动李克强总理提出的“互联网+”计划的实现。在此背景下,3D打印技术已成为研究热点。本文从多维度研究该项技术,并提出笔者对该技术发展的个人见解。本文第一部分通过追述打印技术的演变历程,总结出打印技术发展的整体规律,即从虚拟到存在、简单到复杂、无机到有机,并且阐述了3D打印技术的应用领域以及发展趋势;通过研究3D打印技术及其特点总结出其本质和内涵,即信息(世界3)+材料(世界1)=产品(世界1),这将有助于科研人员抓住该项技术发展的核心问题,从而加强3D打印材料的研究开发以及提高产品创造和设计能力。本文第二部分主要从科学技术哲学角度诠释3D打印技术。根据波普尔“三个世界”理论以及王克迪教授对该理论的改进,3D打印的生产过程展示了“世界3”和“世界1”之间的相互作用关系,由此过程产生出新的“世界3”和“世界1”。因为3D打印技术有助于实现个性化、社会化生产,这将使世界3和世界1的内容急速扩大;3D打印生产方式“信息+材料=产品”可以极大地发挥人的能动性和创造性,相对原有的生产方式能够彰显人类的主体性;因为科学技术的内在风险性,3D打印技术的使用将与传统伦理道德产生冲突,本文通过分析潜在的伦理问题,提出了相应对策。本文第三部分主要从马克思政治经济学角度分析3D打印技术将推动生产力的发展,进而影响甚至改变现有的生产方式。3D打印的技术特性决定其能够实现分布式、个性化定制生产,这有望解决现有生产方式所引起的生产和消费“鸿沟”以及产能过剩问题。本文第四部分主要讨论3D打印技术通过改变生产方式将会影响社会各个领域,并且通过选择具有代表性的行业展示了其对经济、政治、军事、环境、文化带来的冲击。本文第五部分主要从知识产权保护和违禁物品生产等方面探讨3D打印技术可能引起的社会风险,并且具体列举了潜在的风险以及提出了相应的对策建议。本文最后详细分析了美国可持续发展战略和德国“工业4.0”国家战略。通过借鉴欧美发达国家的强国战略,提出适合我国工业发展现状的战略规划;并借助新工业革命到来的契机,优先发展3D打印等战略性新兴技术,实现跨越式发展,最终完成从“工业大国”向“工业强国”的转变。
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