文|史说百家

编辑|史说百家

印刷技术在人类历史上发挥了举足轻重的作用，使知识传播、交流和文化交流成为可能，印刷技术的演变可以追溯到古代，早期文明使用各种方法复制图像和文本。

几个世纪以来，印刷方法经历了重大进步，从木刻印刷和活字印刷到现代数字印刷和3D印刷，那么各个阶段又是如何发展的？

最早的印刷技术可以追溯到公元6世纪的中国古代，木刻印刷包括将文字和图像刻在木块上，然后用墨水涂在纸上或织物上。

这种技术劳动强度大且耗时，因为每一页都必须单独雕刻，尽管有其局限性，雕版印刷彻底改变了知识的传播，使得书籍、宗教文本和艺术品的生产规模比以前更大。

随着活字印刷术的发明，印刷技术发展的下一个重要步骤出现在11世纪，中国发明家毕升发明了活字印刷术，他使用粘在铁板上的泥字，然而，与活字印刷术的发现最有关联的是德国铁匠兼发明家约翰内斯·古腾堡。

15世纪中期，古腾堡发明了印刷机，这是一项突破性的发明，彻底改变了书籍的生产方式，印刷机采用可以重新排列的单个金属字符来创建不同的页面，大大加快了印刷过程。

古腾堡最著名的作品是古腾堡圣经，这是印刷史上的一项非凡成就，标志着欧洲文艺复兴的开始和知识在欧洲大陆的传播，在15世纪，凹版印刷，一种将图像雕刻或蚀刻在表面上的技术，开始获得重视。

铜版雕刻和蚀刻成为制作精细复杂印刷品的流行方法，凹版印刷使得艺术品和插图的复制非常清晰和精确，这种技术在地图、科学插图和美术版画的制作中得到了应用。

18和19世纪见证了平版印刷术的出现，这是一种革命性的印刷工艺，由Alois Senefelder于1796年发明，平版印刷术利用油基墨水和水之间的化学排斥性，在平板石头或金属板上创建图像。

这一过程允许大规模生产高质量插图和多种颜色的印刷品和出版物，平版印刷成为印刷报纸、海报和艺术复制品的基本方法，胶印是平版印刷的一种变体，出现于20世纪初。

它包括将油墨图像从印版转移到橡皮布上，然后转移到印刷表面，胶印提供了几个优势，如成本效益，更快的印刷速度，以及在各种材料上印刷的能力。

这种方法成为商业印刷和出版的标准，使得书籍、杂志和报纸的大量生产成为可能，20世纪末，随着复印机和数字印刷的发明，印刷技术取得了重大进步。

复印机背后的技术静电复印术是由切斯特·卡尔森在20世纪30年代发明的，并在20世纪50年代由施乐公司商业化，复印机革新了文件复制，使每个人都可以快速获取文件。

另一方面，数字印刷完全消除了对印刷版的需求，相反，数字文件可以直接发送到打印机，实现按需打印和个性化文档，这项技术标志着向更灵活、更高效的打印解决方案的转变。

喷墨和激光打印技术出现于20世纪后半叶，今天仍广泛应用于办公室和家庭，喷墨打印机使用微小的喷嘴将墨滴喷射到纸上，产生高质量的彩色打印和照片。

这些打印机因其多功能性和相对较低的成本而广受欢迎，另一方面，激光打印机使用激光束在感光鼓上形成静电图像，然后吸引并融合墨粉颗粒到纸张上。

众所周知，激光打印机打印速度快，文本输出清晰，非常适合在办公环境中进行大批量打印，近年来打印技术最具变革性的发展之一是3D打印，也称为添加制造。

与在纸上产生平面图像的传统打印方法不同，3D打印使用各种材料，如塑料、金属、陶瓷，甚至生物材料，一层一层地创建三维物体， 3D打印彻底改变了制造和设计流程，实现了快速原型制作、定制制造以及传统方法无法实现的复杂结构的创建。

从航空航天和汽车到医疗保健和时尚等行业都已经接受了3D打印，因为它能够生产精确的定制零件和产品，纳米技术现在也在印刷领域崭露头角。

纳米印刷包括使用专用技术进行纳米尺度的印刷，例如蘸笔平版印刷术、纳米压印平版印刷术和纳米喷射印刷术，这些方法能够制造应用于电子、光学和生物医学设备的纳米结构和图案。

此外，纳米材料正被纳入油墨和印刷过程，以提高印刷产品的性能，纳米粒子，如银纳米粒子，用于柔性电子设备和传感器的导电墨水中，纳米复合材料被整合到印刷材料中以赋予额外的功能，例如增强的机械强度或改善的导热性。

印刷技术的逐步发展证明了人类的聪明才智和对更高效和更有效的交流和信息传播方法的不断追求，从雕版印刷的诞生到数字印刷和3D印刷的出现，每一个里程碑都极大地改变了我们分享知识、开展业务和创作艺术的方式。

印刷技术使获取信息变得大众化，使得思想、文化和知识能够在全球传播，从文艺复兴在欧洲的传播到信息时代的信息扩散，它一直是无数革命背后的驱动力。

随着我们迈向未来，纳米技术和3D打印的整合为打印技术带来更具颠覆性的进步带来了巨大的潜力。

纳米打印和创建复杂三维结构的能力无疑将导致电子、医学、材料科学等领域的创新应用，随着不断的研究和创新，印刷技术无疑将继续塑造我们的世界，并推动未来几代人在不同领域的进步。

3D打印，也称为添加制造，已经成为一种变革性技术，有可能彻底改变包括汽车制造在内的各种行业，汽车行业一直处于采用新技术提高效率、降低成本和增强产品性能的最前沿。

3D打印提供了超越传统制造工艺的独特优势，允许快速原型制作、定制和复杂几何形状的生产，3D打印是一种添加制造过程，它从数字设计中一层一层地构建对象。

与传统的减法制造不同，3D打印只在需要的地方添加材料，传统的减法制造是从较大的块中移除材料来创建所需的形状，这一特性大大减少了材料浪费，并能够制造出复杂的结构，而这些结构在以前使用传统方法是难以制造或不可能制造的。

使用计算机辅助设计(CAD)软件创建所需对象的3D模型，数字模型充当物理对象的蓝图，使用切片软件将3D模型切成水平的薄层，切片软件会为3D打印机生成如何构建每一层的指令。

3D打印机根据切片软件的指令逐层添加材料，存在不同类型的3D打印技术，包括熔融沉积建模(FDM)、立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)和粘合剂喷射，每种技术都有其独特的功能和材料。

一旦印刷完成，物体可能需要后处理，如清洗，固化，或整理，以达到所需的最终外观和性能，汽车行业已经将3D打印技术应用于广泛的领域，使设计、开发和生产过程的各个阶段受益匪浅。

3D打印在汽车行业的主要应用之一是快速成型，传统上，创建原型是一个耗时且昂贵的过程，需要专门的工具和模具，3D打印允许设计师和工程师从数字设计中快速生产物理原型，促进迭代设计过程，并缩短新车型的上市时间。

借助快速原型技术，汽车制造商可以测试和评估不同的设计理念，评估外形和适合度，并在投入大规模生产之前发现潜在问题，这种迭代方法大大降低了开发成本，增加了生产高质量车辆的可能性。

3D打印实现了大规模定制和个性化，这一趋势在汽车行业越来越受欢迎，汽车购买者越来越多地寻求反映他们个人偏好的独特功能和设计。

通过利用3D打印，汽车制造商可以提供可定制的组件和附件，如内饰件、旋钮和仪表板功能，3D打印允许将个性化设计元素直接集成到车辆的结构中。

例如，宝马推出了“MINI Yours Customized”计划，允许客户使用3D打印技术定制舷窗、仪表板饰件和LED门槛，减轻重量是提高车辆燃油效率和整体性能的关键因素。

3D打印有助于生产轻质、高强度的结构，这通常是传统制造工艺无法实现的，汽车制造商可以在3D打印中使用先进材料，如碳纤维增强聚合物和金属合金，来制造具有优化属性的部件。

通过减轻特定部件的重量，如支架、空气导管和支撑结构，车辆可以在不牺牲安全性和性能的情况下实现更高的燃油效率，除了直接生产车辆部件，3D打印还可以用于生产汽车制造过程中使用的工具和夹具。

生产专用工具、夹具和装配辅助工具的传统方法通常昂贵且耗时，3D打印提供了一种经济高效且快速的替代方案，使用3D打印，汽车制造商可以按需制造定制工具和夹具，为特定的装配流程量身定制。

这些3D打印工具提高了精确度，缩短了生产周期，提高了装配线的整体效率，对于老爷车或利基市场来说，采购备件可能既有挑战性又很昂贵。

3D打印为制造停产或稀有部件提供了可行的解决方案，汽车制造商可以维护零件的数字库存并按需生产，从而减少对大量实际备件库存的需求。

通过向车主提供定制的零部件和配件，汽车后市场行业也可以从3D打印中受益，这种灵活性增强了售后产品和服务的吸引力，3D打印能够生产复杂的几何形状和复杂的结构，这些使用传统方法很难或不可能实现。

这种设计自由赋予汽车工程师创新和探索新概念的能力，3D打印的快速原型制作能力大大减少了开发新车辆设计和概念所需的时间和成本，它允许在开发过程中更快的迭代和更有效的解决问题。

3D打印能够使用先进的轻质材料，有助于减轻车辆的整体重量，这反过来又提高了燃油效率，减少了对环境的影响，3D打印实现了组件、备件和工具的按需生产，降低了库存成本和交付时间。

根据个人喜好生产定制组件和功能的能力提高了客户满意度和品牌忠诚度，与传统制造工艺相比，3D打印产生的废物更少，符合汽车行业对可持续发展的日益关注。

具有所需性能(如强度、耐用性和热稳定性)的合适3D打印材料的可用性仍然是一个挑战，汽车工业需要符合严格的安全和性能标准的材料。

大规模3D打印可能非常耗时，限制了其在大规模生产中的应用，在保持高精度和高质量的同时提高打印速度是一项持续的挑战，虽然3D打印在某些方面节省了成本，但初始资本投资、材料成本和后处理费用仍然是广泛采用的重大障碍。

确保一致的质量并符合行业标准和认证对于汽车零部件至关重要，为3D打印部件建立可靠的质量控制流程至关重要，利用3D打印技术轻松复制零部件引发了对知识产权和版权侵权的担忧，这就需要新的方法来保护汽车制造商的设计。

通用汽车已经广泛利用3D打印进行快速原型制作和设计新车型，通过使用3D打印原型，通用汽车的设计师和工程师可以在投入传统制造流程之前，评估各种组件的美学、形式和适合度。

这种迭代方法提高了产品开发效率，缩短了新车设计的交付周期，宝马一直处于将3D打印技术融入其生产流程的前沿，该公司使用3D打印来生产定制部件，如前面提到的侧天窗和仪表板饰件。

宝马还采用3D打印技术为其电动和混合动力汽车制造轻质部件，有助于提高能源效率，大众汽车已经采用3D打印来生产装配线上使用的工具和夹具。

该公司使用3D打印的夹具和量具来提高车辆组装过程中的准确性和效率，降低生产成本和周期时间，汽车制造业继续将3D打印视为一项变革性技术，具有巨大的创新和成本节约潜力。

随着3D打印技术的进步，预计它将在车辆设计、原型制作和部件生产中发挥越来越重要的作用，3D打印技术的持续进步，包括更大的打印床、更快的打印速度和更好的材料性能，可能使3D打印从快速原型制造过渡到车辆部件的大规模生产变得可行。

研发工作将专注于创造专门为汽车应用定制的新材料，如高性能聚合物、复合材料和金属合金，3D打印减少废物产生的潜力与汽车行业拥抱可持续发展和循环经济实践的努力相吻合，回收和再利用3D打印材料可以进一步提高该技术的生态友好性。

汽车制造商可能会过渡到数字库存，存储组件的3D模型，而不是维护备件的物理库存，按需生产备件可能成为标准做法，减少仓储成本和过时库存。

3D打印有可能通过实现本地化生产来转变供应链，汽车制造商可能会在离组装厂更近的地方建立3D打印设施，从而降低运输成本和交付时间。

3D打印技术已经对汽车制造业产生了重大影响，并且其影响将在未来几年进一步增长，从快速原型制造到定制部件和可持续制造实践，3D打印为汽车制造商提供了创新和效率的强大工具。

然而必须解决与材料属性、成本和质量控制相关的挑战，以充分释放3D打印在汽车制造中的潜力，随着研发工作的继续，3D打印无疑将在塑造汽车行业的未来方面发挥核心作用。

参考文献

【1】《特种印刷技术》楚高利印刷工业出版社2009年09月

【2】《现代印刷技术》吕新广暨南大学出版社2017年

【3】《数字印刷技术》刘筱霞化学工业出版社2016年11月