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    智能制造3D打印产业发展将引发一连串问题
    作者:未知     来源: OFweek工控网      更新时间:2013-8-28 10:31:04

      近日,中国工程院院士、西安交大教授卢秉恒在会上介绍说,在美国,采用3D打印技术制造的F-35战斗机已进行了试飞,包括3D打印机在内的智能制造装备发展迅速,我国政府应高度重视,通过多种手段加快制造装备的智能化,为我国的军工及多个民用领域服务。3D打印技术不仅大大提高了“难产”的F-35战机的部署速度,而且能节省数十亿美元成本。原本相当于材料成本1-2倍的加工费,现在只需原来的10%。

      随着3D打印机的普及,中国在产业上的应用将拓宽到航空、汽车、医疗等多个领域。据预测,到2016年中国将超越美国成为全球最大的3D打印机市场。日本媒体表示,3D打印对于中国企业在金属模具的制作技术上有很大的帮助和提升,这也将促进中国企业在国际市场上的竞争力越来越强并追赶世界先进水平。中国3D打印技术产业联盟表示,到2016年,中国3D打印机市场规模将扩大到100亿元,是2012年的10倍,中国将超越美国成为全球最大的市场。


      卢秉恒介绍,制造装备经历了三个阶段的发展:第一阶段是电气化,第二阶段是数控化,第三阶段及今后的发展方向是智能化。根据工程专家的构想,智能机床拥有许多传感器,具有全面采集信息,“感知”外界变化的本领。智能机床还拥有强大的软件系统,能根据加工状态的监测信息实时改进各项参数,达到制造的最优化。

      目前,在中国市场上熟悉可见的3D打印机绝大多数系欧美产品。近来不断涌现出的国产3D打印机成为推动产业应用迅速扩大的主要原因,但3D打印的产业的发展同时也会引发一些问题。

      3D打印制造知识产权引发担忧

      最近,一家英国游戏公司给某3D打印机商家发出了停业“命令”,原因是该商家打印出了该公司的流行桌面游戏“战锤”中人物的实体模型。还有,一位荷兰设计者给Thingivers发送了“下线通知”,作为3D打印机设计编码的在线信息库,Thingivers可以让任何人在线免费下载并分享这位设计师的设计。

      另外,备受争议的瑞典文件共享网站“海盗湾”一直是世界各地的诉讼目标,今年该网站也对外宣布,要开始着手一项共享3D印刷设计新服务的消息。美国有线电视网络媒体公司HBO发给费尔南多·索萨一封“停止和终止函”,要求他停止销售由3D打印出来的模仿HBO剧集《权力的游戏》中铁王座的iPhone底座。

     
      3D打印本身实质上是一种复制,而著作权所要禁止的恰恰就是非法复制。当然,著作权法保护具有“独创性”的作品,像小说、油画、音乐等都属于著作权法保护的作品,但这些与3D打印关系不大,3D打印主要涉及“产品的外型与结构”的版权保护问题。

      3D打印可以视为对“实用艺术作品”的复制,如果这种复制未经作者授权,便可能被视为侵权。然而,在判断3D打印侵权问题时,还需要关注3D打印的方式。目前3D打印主要通过以下三种方式进行:第一,从立体到立体,即通过电脑中的3D立体模型,打印出立体物品;第二,从文字到立体,即通过在电脑中输入一段文字描述,如长方形,高18公分,宽20公分,颜色为红色等,进而打印出对应的物品。第三,从平面到立体,即电脑中是一个平面图形,通过3D打印程序,打印出立体图形。

      我国著作权法对此问题避而未谈,实践中争议颇大。在2006年的“复旦开圆案”中,被告在未经合法授权的情形下,将平面的生肖卡通形象转换成立体的储蓄罐,被法院认定为侵犯了原告的复制权。然而在“摩托罗拉著作权案”中,法院却认定,摩托罗拉公司按照印刷线路板设计图生产印刷线路板的行为是生产工业产品的行为,不属于著作权法意义上的复制行为。显然,同为“平面到立体”的方式,法院在是否构成复制问题上的判断却完全不同。参考《伯尔尼公约》对“复制”的规定,它包括“任何方式”、“任何形式”的复制,这种开放性的措辞显然对著作权保护提出了较高的要求。更为重要的是,在3D打印时代,此种“复制”方式必将泛滥,有必要在立法中明确此种“复制”方式,以便保护著作权人的合法权益。

      3D打印可能对健康有害

      普通的商用3D打印机却很少或几乎没有考虑过排放物方面的问题。在一项针对家用3D打印机颗粒物的排放研究当中,美国伊利诺理工大学的研究人员发现这类设备在不通风的区域工作时可能会对人体健康产生潜在危害。


      研究人员们共进行了三项实验。第一个实验,开启两台打印机,使用聚乳酸做低温打印,结果最低每分钟释放200亿个超微颗粒。第二个实验中,两台打印机使用聚乳酸,另三台使用ABS,结果每分钟释放的超微颗粒骤增。第三个试验中,三台打印机使用ABS进行打印,每分钟释放的超微颗粒也同样令人吃惊。

      测试结果表明,仅开启聚乳酸为原料的两台打印机时,空气中的超微颗粒会增加三倍。当5台机器同时工作时,超微颗粒增加近15倍。超细颗粒能沉积在肺部,并直接被摄入血液当中,浓度较高时,可能会引发肺病、血液以及神经系统疾病甚至会导致死亡。

      研究人员建议,由于目前大多这些设备是作为独立的产品出售,没有任何排气通风或过滤配件,在通风不足或未经过滤的室内环境中操作时,应谨慎使用该类产品。同时,他们还建议进行更多的对照实验,从根本上评估更广范围的桌面3D打印机颗粒物的排放。

      另外,目前供3D打印机使用的材料无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。有业内人士称,其中一些3D打印材料本身就具有潜在的危害性:塑料、树脂等大多难以降解,一旦大规模运用恐怕会给人体带来致癌危险。所以,在选择3D打印材料上,也需要考虑其是否环保以及是否具有可持续性。

      3D打印对传统制造业的影响

      从应用的领域来看,目前3D打印主要应用于原型制造、模具制造和直接制造三大领域。其中,原型制造主要是指应用3D打印技术制造用于产品设计、测试和评估的模型。模具制造主要是指应用3D打印技术制作蜡模或砂型。直接制造包括两类:一是应用3D打印技术制造玩具、饰品、鞋类、陶瓷制品、简单服装与教育器材等消费品;二是制造金属、塑料、生物构料块等复杂难加工、小批量的功能部件。


      随着近年来3D打印设备价格的降低,3D打印正从实验室和工厂走向办公室甚至是家庭,在包括玩具、饰品、鞋类、陶瓷制品和简单服装在内的特定消费品领域将产生深远影响,3D打印技术制作这些产品相对容易,而且可以实现充分的定制化。从2007年到2011年,个人消费用3D打印设备的销售量实现了200%以上的年均增长速度。

      对于用户来说,3D打印最吸引人的就是可以以最快的速度实现其创意,这在过去是不可能的。过去,设计师设计一款产品要考虑到生产制造过程中的各种问题,有些设计由于无法生产被设计师舍弃,非常的可惜。有了3D打印,设计师可以发挥他的想象力,专注于产品形态创意和功能创新,而无需担心产品的生产制造。这不仅降低了产品的研发成本、缩短了产品的开发周期,而且可以实现更多的创新。

      由于3D打印简化或省略了工艺准备、试验等环节,产品数字化设计、制造、分析高度一体化,因而可以显著缩短新产品开发定型的周期。过去,汽车厂商试制一台六缸发动机,采用传统砂型铸造方式,模具设计制造周期长达5个月,如果采用3D打印,则只需一周便可制成。

      随着直接从事制造行业的人数减少,劳动力成本在整个生产成本中的比例也将随之下降。这将鼓励制造商将一部分制造行业迁回发达国家。上世纪八十年代,底特律人展望以“熄灯式”生产打垮日本竞争者,意思是工厂高度自动化,灯关着,机器人自己在制造汽车。第三次工业革命,将使底特律人的梦想成真。

      哈佛商学院教授克莱顿·克里斯坦森(ClaytonChristensen)所提出的颠覆式创新理论也表明,新进入者如果抓住市场的特殊需求,进入边缘应用领域,当它的技术不断改进直至被主流市场所接受时,便会替代传统技术轨迹晋升为主流技术。


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