魏先福

2013年2月13日，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在華盛頓發(fā)表了新任期內(nèi)的首份國(guó)情咨文。在這份國(guó)情咨文里奧巴馬繪制了一份完整的經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖，其中特別提到要重視3D打印技術(shù)，“工人們要學(xué)習(xí)使用3D打印，學(xué)習(xí)這項(xiàng)有可能顛覆工業(yè)的新技術(shù)。革命一定會(huì)在這里發(fā)生，我們要確保這波制造業(yè)革命發(fā)生在美國(guó)?！笨梢?jiàn)3D打印在美國(guó)的受重視程度。

從3D打印設(shè)備數(shù)量上看，2012年美國(guó)各種3D打印設(shè)備的數(shù)量占全球3D打印設(shè)備總量的40%，而我國(guó)只有8%左右。國(guó)內(nèi)3D打印在過(guò)去20年發(fā)展比較緩慢，這主要是由于在技術(shù)上存在瓶頸：①材料的種類(lèi)和性能受限制，特別是金屬材料制造還存在問(wèn)題；②成形效率需要進(jìn)一步提高；③工藝尺寸、精度和穩(wěn)定性迫切需要加強(qiáng)。

何為3D打印

3D打印是一種快速成形技術(shù)，是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀或液體材料，結(jié)合黏合或固化技術(shù)，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。其主流的方式有熔融沉積成型（ FDM）、立體平板印刷（SLA激光固化）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、三維粉末黏接、數(shù)字光處理 （DLP） 等。進(jìn)行3D打印需要有軟件系統(tǒng)、材料體系和打印設(shè)備三要素的支持。目前，3D打印已經(jīng)應(yīng)用于藝術(shù)、文化創(chuàng)意、工業(yè)設(shè)計(jì)、3D照相、服飾、工業(yè)器械、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、軍事、醫(yī)學(xué)、文物、藝術(shù)品復(fù)制和修復(fù)、印刷電子等多個(gè)領(lǐng)域，圖1列舉了其中一些應(yīng)用案例。

利用3D打印制造柔性版的設(shè)想

既然3D打印有如此廣的應(yīng)用領(lǐng)域，那么其與印刷又能碰撞出什么樣的火花？其實(shí)，3D打印作為一種增材制造技術(shù)，具有很深的印刷烙印，很多3D打印機(jī)都是通過(guò)噴墨方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但其并不完全等同于印刷。

在將3D打印與印刷相結(jié)合的探索中，我們做了一些前期研究，也就是將3D打印技術(shù)與印刷行業(yè)的制版技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)3D打印進(jìn)行柔性版的制造。

我們的想法大致如下：由于3D打印是增材制造技術(shù)，通過(guò)其在版材的圖文部分進(jìn)行打印，就能將印版的圖文部分與非圖文部分區(qū)分出來(lái)，如果兩部分的區(qū)分明顯，而且印版還能符合印刷要求，那么用3D打印技術(shù)制造柔性版的想法就可實(shí)現(xiàn)，這將極大減少柔性版制版過(guò)程中的污染物排放，再結(jié)合柔性版印刷的水性油墨，那么整個(gè)柔性版印刷過(guò)程都會(huì)變得非常環(huán)保。

利用3D打印制造柔性版的前期研究

為了實(shí)現(xiàn)這一想法，目前我們已經(jīng)做了一些工作。首先，我們自主研發(fā)了用于柔性版制版的紫外光固化材料；其次，我們委托深圳一家噴墨印刷機(jī)制造廠商，做了一臺(tái)3D噴墨打印機(jī)（如圖2）；接下來(lái)，我們通過(guò)現(xiàn)有的圖文設(shè)計(jì)軟件對(duì)印前圖文進(jìn)行分層處理，利用3D噴墨打印機(jī)打印出了一些樣品（如圖3）。盡管目前這些樣品還不能被稱(chēng)作是印版，不能上機(jī)印刷，但對(duì)于利用3D打印技術(shù)進(jìn)行柔性版制造的探索具有重大意義。

利用3D打印制造柔性版的難點(diǎn)

利用3D打印制造柔性版最難的地方在于，通過(guò)一層一層的材料疊加來(lái)制作網(wǎng)點(diǎn)的精度，尤其是高光部分的小網(wǎng)點(diǎn)，其間，設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度和重復(fù)定位精度極難保證，以致網(wǎng)點(diǎn)精度很難保證。尤其是對(duì)成像精度有一定要求的原稿或者高光部分較多的原稿，難度較大，但對(duì)要求相對(duì)較低或者文字稿，使用該技術(shù)還是有可能實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求的。

在控制系統(tǒng)方面，噴頭控制技術(shù)、RIP和加網(wǎng)算法也需要結(jié)合3D打印技術(shù)來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化。此外，3D打印材料也還需要在印版制造時(shí)的噴射適性和印版印刷時(shí)的印刷適性方面進(jìn)行優(yōu)化。

其他設(shè)想

從利用3D打印技術(shù)制造柔性版的設(shè)想出發(fā)，我們又想其在制版方面是否還有其他一些應(yīng)用。

比如，是否可做柯羅版制版？由于柯羅版印刷在文物尤其是國(guó)畫(huà)的復(fù)制方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其不需要網(wǎng)點(diǎn)，利用3D打印可能容易達(dá)成。

是否可做凹版制版？目前的凹版都是金屬版，而在國(guó)外已經(jīng)有人研究用樹(shù)脂做凹版等，前景可期。

是否可做油畫(huà)復(fù)制？目前很多彩色3D打印產(chǎn)品，都是在打印完成后再用后處理的方式把顏色附加上去的，但在油畫(huà)復(fù)制方面，就需要在3D打印過(guò)程中將顏色直接呈現(xiàn)出來(lái)，因此，顏色技術(shù)也是用3D打印技術(shù)進(jìn)行油畫(huà)復(fù)制的一大難點(diǎn)。

3D打印的發(fā)展將改變?nèi)祟?lèi)的生活方式和生產(chǎn)方式。未來(lái)人們的生活將日益工廠化，而工業(yè)生產(chǎn)將日益?zhèn)€體化。服務(wù)型的生產(chǎn)制造業(yè)會(huì)進(jìn)一步發(fā)達(dá)。設(shè)計(jì)師不再是一個(gè)特殊的群體，而全民都將成為設(shè)計(jì)師。我們期待，3D打印技術(shù)與印刷行業(yè)的結(jié)合，將迸發(fā)巨大活力。