3D打印枪支：潘多拉魔盒or阿里巴巴宝窟

近来，“3D打印技术”这一概念开始跃然于媒体，俨然是个新生事物。其实不然，3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在1980年代得以发展，至今已在一定范围内应用于加工制造领域。它其实是一种新型加工方法，以数字模型文件为基础，通过逐层增加粉末状金属或工程塑料等可粘合材料来生成3D实体。而本文将要介绍的这支枪就是利用3D打印技术制造出来的第一支全工程塑料手枪，它的诞生可以说是枪械制造业的一次革命。不过，3D打印枪支在带来欣喜的同时，也会造成社会恐慌，请看…… 

3D打印技术：创造枪械业界奇迹 

2013年5月4日，一个平淡无奇的炎热下午，在美国得克萨斯州奥斯汀市一处乡间私人靶场中传出了一声枪响——但这一枪绝非平淡无奇，甚至将来有可能载入史册，因为它标志着世界上第一支全3D打印手枪试射成功！ 

这次3D打印手枪试射是由一个名为“分布式防御”（DefenseDistributed）的民间非营利团体举办的。团体的创始人，也是这次试验的亲身参与者——科迪·威尔逊（Cody Wilson），其近年来一直不遗余力地试验和推广利用3D打印技术来制造枪械及其零部件。这次试射的手枪全部16个零件中，除击针外全部为塑料材质，而且是由“3D打印机”制作完成。 

我们知道，诞生于1980年代的格洛克手枪是世界上第一支将工程塑料成功应用于武器制造的手枪，此后，各类武器开始运用工程塑料。但发展至今，我们所说的工程塑料武器，其实仅仅是套筒座、护手、枪托等非承重部件采用工程塑料，而武器的核心机件则全部采用金属材料，况且即使如套筒座部件采用工程塑料制造，其关键受力部位仍需有钢制内衬。而这支3D打印手枪不然，其除了击针外，全部零部件采用工程塑料制造，可以说，是一支真正的工程塑料手枪。正是3D打印技术使工程塑料部件达到相当的强度，使枪械实现工程塑料化——这的确是枪械制造业的一次革命！ 

3D打印技术另一个让人赞叹之处还在于——只要拥有一台电脑和一台“3D打印机”，利用数据模型文件以及工程塑料材料，只需几个小时就可以造出一支枪——加工制造速度之快令人称绝1 

3D打印技术的多领域应用 

在了解3D打印枪支之前，首先来了解一些有关3D打印技术的基本知识。 

3D打印技术是近年来全球制造业领域内迅速发展起来的一项新兴技术，被认为是引领新一轮“工业革命”的数字化制造工艺之一。运用这一技术进行生产时，先通过计算机设计出立体的产品样式，即“建模”；然后通过俗称“3D打印机”的专用定型设备，以液化、粉末化、丝化的固体材料，通过涂覆、烧结等方式，来逐层“打印”出产品。 

3D打印技术最独特之处在于，它是“增材制造”（Additive Manufacturing）的加工方式。传统的产品成型技术均为“去除制造”，即在整块原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等方式，去除多余部分而得到所需产品，有的还要以拼装、焊接等方法再行组合，才能得到最终产品，即便最先进的数控机床（CNC）也是如此。而“增材制造”与之截然相反，通过计算机的帮助，将任意形状产品的立体设计分解为一系列二维平面的组合，通过以专用设备逐层“叠加”材料的方式直接生成最终产品，而无须其他工序，因此制造时间只有传统工艺的十分之一，费用节省三分之一。 

3D打印技术的发展融合了多个学科领域的尖端技术，重点是计算机技术、精密机械技术和材料技术。其中，计算机技术主要用于制作产品的三维数字模型，使“3D打印机”能够自动分析打印工序，控制打印器材的运动；精密机械技术着眼于提高“3D打印机”的精准程度和稳定性；材料技术重在研究适用于3D打印技术的特殊材料，包括塑料、金属和陶瓷，既要能液化、粉末化或丝化，又能在打印过程中重新结合，且成品具有合格的物理、化学性质。 

3D打印技术的应用领域主要是工业设计制造，比如概念设计、原型制作、模具设计和功能验证等等。假设要为某种新枪设计塑料护手，若运用CNC技术，则需要先设计出3D图形，再制出模具，然后用模具注塑出样品；而“3D打印机”则更直接，从设计图到实物之间无需制模过程，设计程序得以大幅度简化。而且3D打印技术特别适合生产形状复杂、尺寸细微、性能特殊或小批量的产品，因此在航空航天、国防军工领域特别是某些零件数量多、性能要求高、需要反复测试的产品上多有应用。3D打印技术除了有加工速度上的优势外，一些特殊形状产品还可以直接加工而不必考虑装配工艺，有利于简化产品设计，攻克一些原本无法回避的技术难关。 

美国是3D打印技术的发源地，3D打印技术也最为先进，在陆、海、空武器装备研发甚至实战中已广泛应用，为战时后勤保障带来了革命性的变化。特别是美国陆军在阿富汗实施“扩展3D打印行动”，截至今年1月已部署两个移动实验室，每个实验室所用的原型设计设备、“3D打印机”和相关工具只需一个集装箱便能装下，可以在野战条件下现场快速制造所需配件。美军计划通过这种作法，有效增强单兵作战、战区巡逻以及前线小型基地的自我保障能力。 

不过，美军3D打印技术的应用还主要停留在辅助设计制造和装备保养维修层面，而本文开头提到的奥斯汀试验用枪则是直接利用这种技术生产出可以发射实弹的工程塑料枪支，确实是开天辟地头一回。 

3D打印枪支的前期尝试 

3D打印枪支的倡导人与组织者科迪·威尔逊现年25岁，是得克萨斯州立大学法学专业的一名学生。2012年8月，威尔逊在奥斯汀市成立了名为“分布式防御”的非营利性团体并开办网站，在全球各地陆续发展了15名志愿参与者和工程师。除了开展相关设计和试验外，他们还将一些设计作品，如AR15和AK47步枪的高容量弹匣以及其他一些零部件的3D打印数据文件上传到网络平台，供用户免费下载。 

威尔逊的名字第一次为人所知是在2012年底。当时很多媒体报道称，他用“3D打印机”制造出一支5.56mm口径的AR15步枪，并成功地进行了射击试验。但实际上，这次试验并非像媒体所渲染的那样神奇，因为枪上真正用“3D打印机”制造的部件只有下机匣和弹匣。从后来公开的视频和图片来看，试验中使用的是自行组装的民版AR系步枪，除了3D打印出来的那些外观呈白色的塑料件外，其他均是在武器市场上购买的成品部件。目前，市场上的AR系步枪下机匣均采用铝合金件。这一部分用于连接枪托和容纳发射机构，所起作用十分重要，但在发射过程中不直接接触高温高压的火药燃气，也不用承担主要的后坐力，因此威尔逊大胆采用“3D打印机”制造塑料下机匣。但这支枪发射到第6发弹时就出现了3处破裂，“寿终正寝”了。经过改进后，这种下机匣耐受实弹发射的最高纪录也只是达到11发。与此同时，这一领域内的另一位领军人物迈克尔·古斯林克声称，由他采用“3D打印机”制作下机匣的AR15步枪成功发射了100发弹，但这连铝合金机匣通常寿命零头的十分之一都不到。

其实近年来，在军用轻武器上已经出现了许多由合成材料制造的部件，包括下机匣这样的重要部件，但无论如何，枪管、自动机等关键部件仍旧采用金属材质。对于积极倡导3D打印技术的威尔逊而言，虽然历经失败，但他依旧相信3D技术定能成功，为此，他将下一步目标锁定在制造一支完全采用工程塑料的枪支上。 

“解放者”手枪的开发和试验 

这项工作开始于2012年10月，威尔逊将这一设计称作“解放者”（Liberator）手枪。 

在这支枪上，威尔逊几乎全部用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）塑料制造各零部件，这是一种常见的用途广泛的热塑性工程塑料。 

威尔逊的“解放者”手枪外形独特，像一支夸张的玩具手枪。其发射0.38英寸ACP手枪弹，全枪共有16个零部件，包括握把、枪身、击锤、击锤簧、击锤座、扳机、扳机簧、击针、枪管和若干销子。枪身侧面略呈三角状，带有一体成型的扳机护圈，主要用于容纳击锤、扳机组件和固定枪管，相关零部件都是通过3根主要的销子固定在枪身上。枪管的形状最为特殊，特别是长度极短，全长不到40mm，除去弹膛部分枪管长度只有10多毫米，但最大外径却超过了35mm，而且枪管内部没有膛线，实际上只能起到为弹头导向的作用，这主要是考虑到ABs塑料承受高压的能力极为有限，弹头飞出后枪膛需要尽快减压，所以枪管必须做得短而粗。枪管末端有一圈扩大的锥体部分，用来和T形凸笋共同配合，将枪管固定在枪身前端的半圆形凹槽中。根据“分布式防御”组织的试验结果，如果将这种ABS塑料枪管安放在传统的金属枪身上，可以成功进行10发实弹射击。 

该枪为单发枪，没有弹匣，装填枪弹和排除空弹壳都要手工操作，只要更换不同口径的枪管就可以发射相应口径枪弹。 

由于ABS塑料缺乏弹性，所以这支武器的扳机簧和击锤簧不仅形状特殊，且体型较大，其中，击锤簧采用双涡卷簧的设计，以保证有足够的簧力。出于同样的考虑，枪上其他部件尺寸也较通常金属材质的同类部件要宽厚许多，以保证达到足够的强度。 

而这些塑料部件都是威尔逊用8000美元租来的一台二手Dimension SST“3D打印机”制造出来的，这台设备是Stratasys公司的产品（stratasys公司在3D打印设备制造业中占据主导地位）。整个“解放者”手枪上惟一的非3D打印部件是击针，同时也是全枪独一无二的金属材质部件，其实它只是一根在随便哪个五金店里都能买到的钢钉。 

2013年5月1日，威尔逊将这支3D打印手枪的所有部件组装起来，并在奥斯汀市的私人靶场进行了实弹射击。当时，他同意由《福布斯》杂志记者安迪·格林伯格来记录试验的整个过程，但前提是不公开视频，直到证明这款手枪能够稳定工作后，“分布式防御”组织才会在YouTube发布视频并提供相关数据文件下载。 

为了确保安全，新“解放者”手枪装入1发标准的0.380英寸ACP手枪弹后，被安置在铝制支架上，扳机上拴了一根6米多长的绳子，然后威尔逊的一名工程师朋友拉动了绳子——枪响了，弹头钻入灌木丛中。拆下枪管后，没有发现明显的损坏。但第二次发射却出现了哑火现象，检查后发现原因是击锤座在前次发射时因挤压发生了变形，导致击针未能对准底火。在接下来的试射中，威尔逊替换了一根枪管，尝试发射威力更大的5.7×28mm枪弹。不过，数小时前才打印完毕的塑料枪管这次再也承受不住压力，发生了膛炸，白色的枪身被炸得四分五裂，碎片飞得到处都是。初次试射被迫就此结束。 

两天之后，全球首支3D打印手枪的照片发布在《福布斯》杂志网站上，并引发了强烈反响。不过，威尔逊没有时间对此做出反应，他忙着修改设计图，调整击针的尺寸和位置，并重新生产了枪管、击锤以及枪身等部件。威尔逊对前一次试验的结果并不满意，他想在数字模型文件最终上传到“分布式防御”网站之前解决所有问题，并决定用手持射击的方式来证明3D打印武器的可靠性。 

5月4日下午，威尔逊又回到了他上次试射新枪的靶场——也就是本文开头所描绘的试验场景。这次随行的是他的父亲丹尼斯·威尔逊。与上次一样，威尔逊打开带来的箱子，拿出打印好的各个部件，将它们组装起来，然后装入枪弹，戴好耳塞，接下来深吸气——瞄准前方——扣动扳机，动作非常连贯。枪声响过，自己的手和“解放者”手枪都完好无损，这时威尔逊才放松下来，开始检查手枪，发现除了一根销子断裂以外，没有其他的损坏迹象。随后，威尔逊终于说出了他的第一句话：“嗯，还需要再进行一些修改。” 

威尔逊实现了他自己的目标，这是他个人的历史性一刻，同时也为枪械发展带来新的突破！ 

3D打印枪带来社会恐慌 

不过，威尔逊和他的团体的所作所为，正在世界范围内特别是美国引起一场轩然大波。在2012年年底康涅狄格州桑迪·胡克小学发生严重枪击案之后，美国强化国内枪支管控的舆论高涨，3D打印枪支引发公众的广泛忧虑。一些政界人士、反枪支团体担心，这种新技术可能使那些本不应持枪的人更易获得枪支，比如恐怖分子、罪犯、严重精神疾病患者甚至儿童，它的问世将会助长犯罪和暴力。在此之前，美国媒体与国会已为此辩论了数月时间，很多组织或个人都站出来反对威尔逊的试验和传播活动。2012年8月，“分布式防御”组织的筹资活动遭到了众筹平台Indiegogo的抵制，最后不得不通过比特币（一种网络虚拟币，其最大特征是可以匿名使用——编者注）的形式募得所需的款项。同年10月，在了解威尔逊的计划之后，Stratasys公司收回了租给他的打印机，其工作室的房东也先后收回了租赁房屋，2013年1月，3D打印公司Makerbot从其网站上删除了所有与打印枪支有关的数据文件。 

其实，公众对于3D打印枪支的极度担忧主要来自于其三个特性。首先是目前3D打印枪支使用全塑料材质，如果犯罪分子获得了这种全塑料枪支，就可以毫无阻碍地通过各公共场所设置的金属探测仪，安全检查将形同虚设。同时，作案后的枪支若被付之一炬，或重新制成其他物品，便可将痕迹销于无形，对犯罪行为的追查将更加困难。英国《星期日邮报》两名记者就进行了一次很有争议的试验，他们从网上下载了“解放者”手枪的数据文件，并网购了一台价值1700英镑的“3D打印机”，用了36个小时将16个零件全部打印生产出来。5月10日，两人将组装好的手枪拆成三部分藏在衣服内，顺利通过了伦敦圣潘克拉斯火车站的安检，将其带上“欧洲之星”列车，最终抵达法国巴黎。这次“闯关之旅”公布后，更助长了公众对3D打印枪支的疑虑。欧洲刑警组织网络犯罪中心表示，现阶段罪犯更愿意使用非普通枪支外形的武器，随着3D打印技术更加实用、便宜，未来他们可能会改用后者来制造犯罪工具。

第二个特性是3D打印枪支制造技术的不可控性。互联网的一大特点就是拥有海量的下载资源，与枪支相关的3D打印数据属于正常信息还是受限信息往往难以界定，而且世界上任何地方的任何人都可以下载，扩散速度极快并且无法根除。当“解放者”手枪的数据文件在网上公开后，3天之内就有超过10万人次下载。此外，任何人都可以公开购买“3D打印机”，目前只是因成本等因素，私人拥有量还较为有限，但这种设备的性能以及可以兼容的材料正在发展中，未来可能成为普及型的家用设备。这样，即使毫无枪械知识的人，只要从网上下载数据文件，便可以在家中成功造出枪支，那么现有法律对枪械的管控措施，比如对购买者的背景调查以及枪支登记、办证等管理手段都将失去作用。 

第三个特性是法律监督对于3D打印枪支的缺位性。作为一项新生事物，法律对这种枪支及其生产手段还缺少必要的监控。至少目前在美国，能够对3D打印枪支生产和流通有所控制的重要法律，只有颁布了数十年之久的《不可探测枪支法案》（Undetectable FirearmsAct）。威尔逊试射的新枪上还有一个非功能性的金属零件——也是该枪除了击针之外的另一个非打印部件，即枪身上安装了一个重170g的钢片——其目的仅仅是确保金属探测器能够发现这款手枪，从而符合法案要求。但威尔逊自己也承认，谁也不能保证所有下载并打印“解放者”手枪的人都能够按规定放置这样的钢片。 

世界不必为此不安 

虽然人们的担心不是没有道理，但3D打印技术本身只是改变了枪支的制造手段，还没有到真正万能的地步，大部分所谓的弊端其实并没有想象的那么可怕，或者说完全有办法加以控制。 

首先，塑料枪支本身并非第一次出现，也并非完全不可探测。1993年上映的美国哥伦比亚公司影片《火线狙击》（In the Line of Fire）中，阴谋刺杀总统的前中情局特工里尔就自制了一支全塑料双发手枪，混入竞选演说现场并险些得手。影片完整地描绘了这种手枪的制作过程和动作原理，该手枪可分为枪身、握把两大部分，均采用某种树脂浇铸，只是弹簧和枪弹仍为金属件。里尔是将弹簧藏入签字笔、枪弹放入兔子吉祥物中，混过了安检，并在现场将武装组装完毕。其实在现实中，也的确出现过各种利用非金属材料制造的枪支，比如美国就在监狱中发现过囚犯用卷紧的画报纸、PVC水管做枪管的霰弹枪，这些材料虽然对使用者来说十分危险，但也的确存在成功击发的可能并产生杀伤力。虽然3D打印枪支能躲避金属探测仪，但也难逃x光透视仪的法眼，很容易就可以分辨出枪管、扳机等难以伪装的部件形状，而且枪弹上的弹头、底火等金属件同样会暴露其真实用途。 

其次，3D打印枪支具有局限性。枪械发射时要经受超高温、高压的考验，枪管、自动机等关键部位的材料不仅要具有强度和韧性，还要耐高温烧蚀，眼下只有钢材是最好的选择。就复合材料来说，其机械性能也无法与钢材相提并论。而“3D打印机”除了少数工业级产品之外，在加工流程的稳定性、支撑材料生成和处理、特种材料的制备等诸多环节上还存在较大缺陷，难以满足枪械这种特殊产品的制造需求。目前的普及型“3D打印机”多数只能加工塑料材质，而且普遍存在尺寸精度及边缘翘起等问题。由于存在这些差异，塑料零件的尺寸和装配公差必须很大，使得武器外形相当臃肿，对于塑料枪管来说，为了避免炸裂，必须做成粗短形状，而且不能发射大威力枪弹，火药燃气对弹头的作功时间太短，射程、精度和威力都极为有限，而且高温燃气会使触及的塑料表面迅速融化或碳化，因此现有的3D打印枪支一般都属于一次性或寿命极短的武器，对使用者本人来说也需要冒着很大风险。而即使采用金属粉末，其产品就目前技术水平来说在表面光洁度、耐热性能和机械强度上也存在着不少问题，想获得一支稳定可靠的3D打印武器尚不太现实。 

第三，应用3D打印技术制造枪支的法律漏洞完全是可以弥补的。就在威尔逊试验他的新作品同时，纽约州议员史蒂夫·伊瑟莱尔、参议员查尔斯·舒默正在试图推动对《不可探测枪支法案》的修订，针对利用3D打印技术制造枪支零部件加入新的限制条款。在欧洲等一些国家，执法机构已经开始监控3D打印和其他可能用于犯罪的新技术。其实，政府若想对3D打印枪支进行严格管控，可以采取的手段还有很多。比如如何判断3D打印产品是否枪支的问题，完全可以通过发射物的动能是否达到杀伤标准来界定。同时，与其去查禁网上的相关数据文件，不如直接控制3D打印枪支的源头，即如何防止“3D打印机”被滥用，这样解决起来可能更加妥当。比如对家用级“3D打印机”设备，今后也可以强制登记。 

须提前寻求有效约束 

任何科学技术的进步都带有双面性，比如沙林，初始目的只是想获得一种新型农用杀虫剂，结果却找到了一种可怕的神经性毒剂；而硝化甘油在有效缓解心绞痛的同时还是最危险的爆炸品。3D打印技术也是如此。新技术究竟是“潘多拉魔盒”还是“阿里巴巴宝窟”，关键看如何去运用和管理。 

3D打印枪支这一新生事物给世界带来的不仅是现代前沿技术飞速发展的强烈震撼，同时也有人类如何利用法律、道德等规范约束技术负面效应的严肃思考。虽然在美国这样的国家，由于枪支管理上存在漏洞，有很多渠道可以获得枪械，因此利用3D打印技术制造枪支似乎只是在游泳池里增加了一滴水，其负面效应并不明显。但必须认识到，科技的发展速度远远超过想象，眼下的3D打印枪支只不过是个开始。如果“3D打印机”具有更低的价格、更高的精度，并且可以在更广的范围内选择材料，3D打印枪支泛滥的可能性就会更加现实和急迫，而且在任何国家都是如此。我们虽不必为此而杞人忧天，但却必须未雨绸缪，提前完善相关法律规范，采取必要的技术手段，预防可能出现的各种问题，从而让3D打印技术为全球制造业变革和经济社会发展发挥更大的正向推动作用。（转自：轻兵器，作者：三土）