3D打印技术:科技创新与艺术的融合

李运兴1 姚杰波2

(1.浙江工业大学政治与公共管理学院,浙江 杭州 310023;2.桂平市中沙二中,广西 桂平 537216)

【摘 要】3D打印技术近段时间受到了非常高的关注,但人们通常只关注3D打印的科技,却忽略了其蕴涵的艺术美。真的科学往往是科技创新与艺术的交汇融合;3D打印不仅是科技创新与艺术的融合,还蕴涵着丰富的科学美。

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关键词 3D打印;艺术性;科学美

作者简介:李运兴(1988—),女,广东中山人,浙江工业大学科学技术哲学专业,硕士研究生,研究方向为科学哲学与技术哲学。

姚杰波(1965—),男,广西桂平人,广西壮族自治区桂平市中沙二中,教师。

美国科学院钱德勒院士有句名言:有两类真理,照亮道路的真理和温暖人心的真理。科学与艺术相结合所得到的真理总能达到这样的效果,它不仅能够指明人类科技创新的新道路,还能震撼人心,使创造者的灵感源源不断。真正美的创造必定是科学与艺术的相互交融,两者彼此相依。

人类的发现、创造、进步中蕴涵着诸多科学与艺术的美妙融合。1953年,生物学家沃森和克里克创建DNA双螺旋结构理论,双螺旋模型就像一串优美的音符,它对称、互补,如此和谐,如此美丽,宛如跳动的精灵,这一理论成果很快就被其他科学家所理解和接受。当下的苹果品牌产品也充分显示出了科学与艺术的相容之美:科技高却不复杂,简约又时尚。

随着历史的推进,制造业发生了巨大的变化。如今,制造技术大致可分为三类:等材制造、减材制造、增材制造。[1]其中,增材制造是利用材料累加原理的一种新型技术。

1 3D打印技术的创新

3D打印(Three Dimensions Printing)技术是一种增材制造技术,美国材料与实验协会F42国际委员会将其定义为:一种采用喷嘴、打印头或其他打印技术,通过沉积材料来制造物体的技术。[2]

3D打印技术在艺术设计、医疗、建筑、航天等诸多领域已得到广泛应用。目前,拥有3D打印机设备最多的国家是美国,约占全球总数的41.06%;其次是日本约10.19%,德国约9.19%;而中国约占6.49%,排在第四位,与美国相比差距悬殊,发展空间巨大。[3]

三维打印技术与二维打印技术的主要区别在于:二维打印是基于计算机文件为x、y轴设计的图形,打印出来的是二维图案,如照片和文稿;三维打印是基于计算机的设计文件用x、y和z坐标捕捉物理对象的形状,3D打印机沿z轴方向在xy平面上沉积材料,通过层层累积,多次印刷,最终形成三维模型。

2 3D打印技术的优势

3D打印技术具有很多优势:

(1)制作周期短,使产品的开发速度大大加快。3D打印技术除去了模具制作的过程,可以迅速完成模型的打印。

(2)制作复杂、多样化的产品而不增加成本,减少废弃材料。目前的3D打印机可以制作多样化、难度高的模型,形状基本不受限制,其成本也不会随其复杂度而上升,且减少设备数量和机床生产,有利于降低能源和材料的消耗。

(3)零技能制造,能更精确地复制实体。传统的制造需要掌握熟练的技能,而3D打印机只需要从设计文件里获得指示便可以进行打印。现存物品可以通过CT扫描后被3D打印机精确地打印出来,这不仅开辟了新的商业模式,还能在远程环境或者极端情况下为人们提供新的生产方式,例如CT扫描和3D打印古楔形文字方块副本后,复制品可以敲碎来研究,而不必担心古文物遭到破坏。[5]

(4)满足个性化定制。3D打印机可以根据客户的实际需要制作个性化的产品,如特制跑鞋、服饰,与病人健康肢体大小、比例一样的假肢,独特形状和口味的巧克力。

3D打印技术之所以深受关注,除了上述优势之外,利普森[6]教授提出以下两个基本因素:一方面,因为3D打印可使用工程原料,使制造出来的产品不仅仅是原型,还可成为最终用途的产品;另一方面,3D打印技术实现了将只在工厂车间内部才有的打印技术转移到桌面,可打印出满足更多消费者需求的物品。

3 3D打印-科技与艺术的融合

李政道院士认为科学与艺术都依赖于人类社会实践,人类创造力火花的闪现是科学与艺术结合的结果,科学与艺术的共同灵魂是创新,把科学与艺术相融合体现了人类主体追求真、善、美的真谛。[7]

3D打印品富有科学美,可以说3D打印出来的精美作品都是科技与艺术的结合。北京工业设计促进中心利用三维扫描和3D打印技术制作出了富有艺术性的兽首灯,灯里面藏有漏沙设计,兽首头像里的光芒随漏沙下流慢慢展露出来,这样构思精巧、质量上乘的作品深受人们的喜爱。陶瓷是中华文化艺术与工艺相结合的产物,现在通过3D打印技术也可以制作出各种各样造型独特、纹理丰富、色彩准确的精美陶瓷艺术品。在法国巴黎举办的一场别开生面的3D打印时装秀上,模特身上穿戴着各种时尚、别致、新颖的3D打印产品,可谓时尚与科技的精彩碰撞。[8]3D打印技术的创作者不一定要在工厂进行设计与制造,有了合适的数字模型文件,随时随地可以方便地制作各种物品,甚至做出连自然界都难以看到的形状,而传统工艺很难做到这一点。这种技术与艺术的结合使得生活更丰富多彩,并促使我们发挥想象力不断创新,制作更多物品来满足多样化的需求。

鲍健强教授在其《科学思维与科学方法》一书中提及关于科学美学的四点基本特征[9],笔者认为其中的三点可以很好地概括3D打印技术的科学美学:

(1)科学美学的表现形式是秩序与和谐:秩序揭示事物的内在规律,科学美的表现方式是和谐。3D打印产品遵循着事物各自的规律与和谐统一。例如用3D打印制作房屋的模型,需充分考虑房屋的整体结构和内部布局,不仅要遵循建筑构造的规律,还要考虑到色彩、形状的搭配以达到和谐美。

(2)科学美学是逻辑理性与美感直觉的统一。3D打印的设计需要逻辑,运用设计软件可以将我们纷繁复杂的物质世界整理为精确、清晰的“语言”。而人们在设计物品的时候,美感直觉的发挥会使设计更富有创造力和想象力。例如设计戒指,逻辑、直觉、审美与科技的协同运用会创作出一枚独一无二的戒指。

(3)真善美是科学美学的最高境界。3D打印能帮助人们对生物的器官、肢体、血管等有更深入的了解,把握其中的规律、构造和功能,并使病人得到更好的救治。3D打印的牙齿已广泛应用于牙科治[本文来自于www.abymall.cn]疗,3D打印的下颌骨可以帮助治疗先天性下颌骨萎缩,3D打印的假肢更真实、美观、舒适。

萨顿曾经提出过一个生动的比喻,他用金字塔的三个面分别形象地对应为“真”、“善”、“美”的科学、宗教与艺术,认为当人们站在塔的不同侧面的底部时,他们之间相距很远,但当他们爬到塔的高处时,他们之间的距离就近多了。[10]根据这个比喻,不难推想出随着人类思想高度不断上升,真、善、美也会越来越接近,并且在最高点达到统一。

4 结语

3D打印的发展热潮也吸引了一大批热爱创作的创客。创客们热衷于使用3D打印机制作设计出来的任何东西,使他们头脑中的形象变成现实。3D打印技术是科技与艺术的融合,它的发展能够激发人们新一轮的创作热潮,提高设计者的创新能力。关注3D打印,学习这种新兴工具和技能,进而制作出更多美的作品,为创作不断注入新鲜血液,在这个日新月异的信息时代,不断促进科学创新与艺术的结合。

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参考文献

[1]马珉,王玲.3D打印能否改变制造业——访中国工程院院士卢秉恒[J].高技术与产业化,2013(4):38-43.

[2]卢秉恒,李涤尘.增材制造(3D)打印技术发展[J].机械制造与自动化,2013(4):1-4.

[3]Wohlers T T. Wohlers Report 2013: Additive Manufacturing and 3D Printing State of the Industry: Annual Worldwide Progress Report[M].2013.

[4]李青,王青.3D打印:一种新兴的学习技术[J].远程教育杂志,2013,4:29-35.

[5]Hod Lipson ,Melba Kurman.赛迪研究院专家组译.3D打印从想象到现实[M].北京:中信出版社,2013:22-27.

[6]Mertz L. New world of 3-D Printing Offers “Completely New Ways of Thinking”: Q&A with Author, engineer, and 3-D Printing Expert Hod Lipson [J].Pulse, IEEE, 2013,4(6):12-14.

[7]方正怡,方鸿辉.科学与艺术的会合——李政道的艺术情[J].自然杂志,2006,28(6):366-369.

[8]李美多.巴黎3D打印时装秀 时尚与科技碰撞[OL].http://www.chinanews.com/tp/hd2011/2013/11-16/265652.shtml,2013-11-16.

[9]鲍健强.科学思维与科学方法[M].贵州:贵州科技出版社,2002:165.

[10][美]George Sarton.科学的历史研究[M].刘兵,陈恒六,仲维光,译.北京:科学出版社,1990:3.

[责任编辑:汤静]

浏览次数:  更新时间:2017-02-19 12:12:17
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