2014年06月17日08:53
【相關新聞】
日產商用EV“e-NV200”10月上市，續航距離185∼190km
以3D數據（3D CAD數據）為基礎，使用樹脂等材料制造三維物體的“3D打印機”正在快速普及。3D打印機早已投入商用，如今，價格在10萬日元左右（約6千元人民幣）的打印機也已現身家電商場，普通家庭也能購買。
與此同時，3D打印機的負面因素也逐漸顯現出來。2014年5月，日本川崎市一名男子因涉嫌違反《槍刀法》被捕，因為他使用3D打印機自制槍支。這名男子之前曾通過網絡，在Twitter等社交網站上炫耀自己可以制造槍支，因而被警方逮捕。但是，很可能還有其他人秘密擁有使用3D打印機制造的槍支。
即使沒有3D打印機，隻要有機床和熟練的技術，同樣可以制造出槍支。但問題在於，使用3D打印機，任何人都可以更加輕而易舉地制造槍支。
制造需要的3D數據（3D建模數據）互聯網上就有。隻要將數據輸入到3D打印機，就算不是熟練工，也能自動打印出“像槍一樣的物體”。日本雖然有嚴格的槍支管制，但也難保槍支不會在私下蔓延。
對照黑名單防止私造槍支
大日本印刷正在開發能應對這一問題的技術。
圖1：大日本印刷提出的3D打印機輸出管理系統的構想
出處：茂出木敏雄在日本印刷學會第131次研究發布會上發布的資料“通過多邊形對照管理3D打印機輸出危險物品的技術方案”
這項技術的原理是事先建立槍支等危險物品3D數據的數據庫，通過對照黑名單，管制3D打印機的輸出（圖1）。
其實，2D掃描儀和打印機也有利用黑名單防范違法打印的技術。其中一種技術是使用特殊花紋“EURion”（歐姆龍環）。
掃描儀和復印機事先將EURion的數據列入黑名單。對於不希望被打印（復印）的物體，則事先添加EURion圖案。各國的紙幣上就印刷有EURion。
具備EURion檢測功能的掃描儀和復印機能夠把復印數據與黑名單對照。當檢測到EURion的數據時，將會報錯並停止復印。據悉，有的設備還會在復印時加入“COPY”的字樣，或是打印出全黑的紙張。在日本，復印紙幣屬違法行為，大家絕對不要去嘗試。
對照簡化的多邊形數據
大日本印刷的基本思路，就是把這種檢測違法行為的概念運用於3D打印機。負責開發的研發中心基礎技術研究所首席研究員茂出木敏雄就此介紹說：“現在的3D打印機沒有防范非法打印的安全功能，因此有不斷地制造出危險物品。在面向普通消費者的3D打印機普及之前，必須採取對策。”
不同於2D打印機，3D打印機輸入的3D數據中還沒有類似EURion的圖案。即使有，數據的制作者也沒有特意採取防范措施的意識。
大日本印刷開發的方式，是直接把3D數據的形狀作為黑名單，在3D打印機工作時進行比對。3D數據大多是多邊形的組合，以STL格式（后綴為.stl）保存。
直接對照的話，數據量過於龐大，耗時太久，因此，首先要在不妨礙對照的前提下，實施數據的 “簡化處理”（圖2）。
 |
|
圖2：完成簡化處理、已經列入黑名單的3D模型（左）與3D打印機在輸出前對照的3D模型的示例（手槍的樣本模型，利用這樣的模型不能制造出槍支） 出處：茂出木敏雄在日本印刷學會第131次研究發布會上發布的資料“通過多邊形對照管理3D打印機輸出危險物品的技術方案” |
接著是統一角度的“正規化處理”。在此基礎上，再把輸入的3D數據和黑名單對照，判斷是否為槍支等非法物品。削減掉的小突起等並不會妨礙對照（圖3）。
 |
|
圖3：通過“正規化處理”統一角度的示例。右側的模型上雖然有突起，但然判定為同一模型 出處：茂出木敏雄在日本印刷學會第131次研究發布會上發布的資料“通過多邊形對照管理3D打印機輸出危險物品的技術方案” |
技術和制度上還有兩大障礙
大日本印刷的目標是在2017年之前，將這項技術投入實用。但在技術與制度兩方面，依然存在諸多課題。大日本印刷在先行研究、調查專利后發現，除北歐的一家企業在開展相似研究外，並沒有其他研究事例。其實用化難度可見一斑。
技術方面，3D數據的多樣性將成為課題。3D數據的變化遠遠大於2D的紙幣和有價証券的數據。即使把一種槍支的3D建模數據列入黑名單，局部變形的“亞種”槍支也有可能“漏網”。
大日本印刷的技術會把表面突起和部件的輕微差異判斷為相同數據，而並非亞種。但是，如果形狀明顯不同，就會判斷為不在黑名單上。
現在，該公司正在摸索防范這種情況的算法，但首席研究員茂出木（圖4）也表示，“槍支不同於紙幣，制造並不是從防偽的觀點出發。無論再怎麼提高對照精度、增加黑名單，槍支開發者想躲過黑名單總會有辦法，可謂道高一尺魔高一丈”。
自發普及的可能性很小
圖4：為3D打印機開發危險物品制造管制技術的大日本印刷研發中心基礎技術研究所首席研究員茂出木敏雄
制度方面，則存在著由誰制定黑名單、由誰規定3D打印機必須配備黑名單這些問題。茂出木指出，“必須從制定黑名單的行業團體以及制定法律制度入手”。在日本，經濟產業省和警察廳正在探討制度化的可能性。
前面提到的2D打印機防偽技術EURion的基本原理出自歐姆龍之手。因為其作用明顯，這項技術已經被用於日元、歐元、美元、人民幣等紙幣，已成為“事實標准”。因為沒有國家允許制造假幣，雖然沒有採取特別的行動，但這項技術獲得了自發性的普及。
另一方面，法律上允許擁有槍支的國家也不少。3D打印機和3D數據又沒有國界，所以禁止打印槍支需要在國際上達成一致，但似乎這並不容易。（作者：清? 直樹，日經技術在線！供稿）
