3D列印大趨勢 掀起工業製程革命

採用堆疊製造的3D列印 印出了第三次工業革命 也印出了更多可能

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【大紀元2014年04月07日訊】(大紀元記者方惠萱台灣報導)能不能想像,未來在生活中缺了什麼東西,自己印出來即可的時代?隨著3D列印問世,到近年蓬勃發展,許多企業紛紛投入,目前雖然還沒有達到完全普及,但「缺什麼就印什麼」的日子已經不遠了!

實際應用層面廣

目前3D列印技術在國際上已應用到許多產業,日前媒體報導,英國南威爾斯29歲男子鮑爾,2012年9月發生嚴重摩托車車禍,不僅撞斷手腳,頭也嚴重受傷,留下嘴歪眼斜的後遺症,醫生最近使用3D列印技術,為他重塑臉部骨架,還他原本的面貌。

美國3D列印機大廠Stratasys台灣代理商普立得科技行銷部專員吳婉綺也舉例,「國外有個小女孩艾瑪,因為脊椎病變造成她的手無法靠自己舉起來,由於患者為小孩,金屬輔具太重,她也無法舉起,國外有廠商利用3D印表機為她量身打造專屬輔具,讓其可以自由活動雙手」。

不僅如此,牙醫部分也有應用,但吳婉綺提到,目前台灣目前較少這方面的應用案例,國外案例較多,且牙醫的使用,不是直接裝上去,多半是牙技師將牙齒模型印出來,之後進行真的假牙翻模。

3D列印出來的骨骼模型。(Getty Images)

增加開發保密性

許多人以「第三次工業革命」表示3D列印問世之後對工業造成的影響,有媒體曾報導指出,影響3D列印最重要的專利將在2015年到期,一旦到期,3D印表機的價格一定會大幅度下降,屆時比的不只是速度,更要比誰能自己用「智慧創造」。

而這樣的變革究竟會對工業界帶來怎樣的改變?吳婉綺說,「縮短開發時程,增加開發的保密性」,她解釋,一般商品設計發包至模具廠商,雖然有簽訂保密協定,但仍無法保證商品機密有無外洩,若以時間論,原本可能要20天才能看到商品雛形,現在可能幾個小時就能夠看到,那麼就可以即時進行修改、修正。

隨著「個人生產」時代來臨,吳婉綺表示,未來產品勢必越來越客製化,廠商要更懂得消費者心中想要的東西,才能抓住商機。不過因為消費者要想使用3D印表機的前提是要會使用3D繪圖軟體,相對而言,公司擁有較完整的技術,因此不會對製造業造成過大衝擊。

至於是否會淪為削價競爭,吳婉綺說,因為3D列印材料相當多元,未來3D列印廠商會開發出越來越多符合實際產品的材料特性,以Stratasys為例,一直在研發新的材料,從過去單純的ABS材質,到現在有全彩、尼龍等材質。因為材料多元,市場相對龐大,也就不會發生過度削價競爭的情況。

未來應重解決問題

據國際研究報告顯示,3D列印技術2011年全球直接產值為17.14億美元,年成長達29.1%。聯合國世界知識產權組織負責人格雷指出,到2015年,全球3D列印業產值有望達到37億美元。

台灣要如何抓住這樣的國際商機?吳婉綺建議,未來可以朝向材料多元發展,讓3D印表機應用更加廣泛,因為目前材料有很大的限制。她舉例,目前3D印表機為堆疊製造,表面細緻程度也是大家可以改善的地方。此外,目前開放型的小台3D印表機,失敗率較高,未來讓材料跟3D印表機更完美的結合,也是可以努力的一大重點。

德國易歐司光電大中華區總經理吳承軒也強調:「應用才是這個產業未來要發展的關鍵,這個過程中會帶動設備、材料與服務的商機。」他指出,不管從哪個角度切入這個市場,都應該先掌握應用,才會找到屬於自己的市場。◇

當傳產遇上3D列印 突破已知限制

法藍瓷已應用3D列印技術於製造過程。(大紀元資料室)

談到3D列印應用,目前已有相當多產業投入,台灣文創產業龍頭法藍瓷,約10年前就已經將3D列印技術與瓷器製作技術結合,經過多年突破,已解決部分傳統瓷器製程問題。

剛開始使用3D技術於陶瓷品製作,也並非一帆風順,法藍瓷企劃部顏豐明表示,「當時以3D列印技術取代傳統雕塑,認為新技術可以加速流程,但發現事實上不會把速度加快」,他指出,3D建模技術相當困難造成速度沒有加快,法藍瓷耗時10年,培養了一支建模團隊,才讓3D建模技術慢慢能夠跟傳統雕塑師抗衡。

顏豐明提出一個相當重要的觀念,法藍瓷引入新技術「不是完全取代傳統雕塑,而是跟它相輔相成」,他解釋,「陶瓷在燒製完成之前與之後,會大幅度的收縮,收縮會變形,變形會導致曲線跑掉,因此傳統陶瓷很容易出現曲線不流暢的問題」。

但法藍瓷作品曲線較為流暢,顏豐明指出,「這來自於我們作原型的時候,因為是電腦建模,所以可以計算收縮程度,且不會產生人為雕塑的誤差,因為只要有一點點的誤差,燒成過後都會產生線條不流暢的現象」。

實際應用部分,顏豐明舉例,有一些作品需要左右對稱,那麼使用電腦作業,可以藉由鏡射省去一半的時間,或有的作品暢銷,想要將該作品尺寸改變,那麼就用掃描的方式完成不同尺寸的作品即可,再者,有一些暢銷產品想做設計上的延伸,那麼目前作品的某些設計元素就可以沿用至下一個作品,讓新的產品在開發過程中,節省一些時間。

除了省時,3D列印也可以協助完成手工製程無法完成的高難度作品。顏豐明說:「有些作品比較複雜,如果用手工方式雕琢難度相當高,在電腦上完成,不管尺寸大小,在電腦上都一樣,可以最後再進行縮放。」

法藍瓷的創新應用實例,讓台灣傳統產業轉型並運用創新技術露出一絲曙光,台灣科技大學工程學院院長鄭正元就指出,未來創業者想投入3D列印市場,不用侷限在3D印表機的研發,應該突破將自己所熟知的原來產業,與未來3D列印應用結合,就能夠達到頂尖,進而創造龐大商機。

台灣3D印表機大廠普立得科技行銷部專員吳婉綺也舉例,3D列印未來對傳統產業或是個人工作室而言,有更多的想法可以被執行,過去因為開模限制,許多設計必須妥協成本考量而捨棄,用3D列印可以降低成本,實現更多元的想法。她也提到,「個人生產」與「生產時間縮短」,可以間接增加訂單成功的機率,因為「業者接單之後,取得客戶想法後就立刻列印出來,可以增加客戶信心」。

傳統產業與文創產業是台灣邁向國際相當重要的一個契機,畢竟科技最終還是要回歸到應用層面,那麼未來傳統產業,也能如同法藍瓷一般,將已知跟未知結合,讓一加一大於二,相信就能在轉型的困境中找到機會。◇

什麼都可印 刺青食品樣樣行

世上首台3D列印食物機Foodini。(網路圖片)

刺青也可以用3D列印了。(網路圖片)

3D列印市場正熱,現在國際上已經有許多先進的3D列印應用相繼問世,讓這樣的技術有了更多的可能性。有廠商製造了3D列印刺青機,也有的廠商開發出機器可以製作漢堡、手機電池,或是手機、汽車等。

3D列印刺青讓人聽起來相當新穎、刺激,其利用一台電腦跟一台3D列印機結合,把針連結到擠壓機,將針的前端沾上就可以在紙上大作文章,當然也可以把你的手用皮帶固定住後,放在機器的平台上。

除了讓人難以置信的刺青機,也有人印出了手機電池,哈佛大學教授路易斯(Jennifer Lewis)花了數十年,研發出一系列「智慧型墨水」,他表示,「只要有足夠的時間及一點點的好運,未來的設計師或許就夠看著3D列印出來的機器人自己從印表機裡走出來」,不過他認為想藉由3D列印製作出下一台 iPhone還言之過早。

而在材料應用上,巴塞隆納業者Natural Machines推出3D食物印表機Foodini,外觀有如小型音響,配備觸控螢幕,可以隨插即用,民眾只要準備好食物原料,就能輕鬆印出餐點。

Foodini列印出的食物有些可以直接享用,如巧克力甜點等熟食,依食材本身而定,但義大利餃子等料理則要先烹煮才能食用。另外,Foodini只能處理質地較軟的食材,如醬料、麵團、糊泥、肉類或融化過的巧克力等,能做出的料理有限。這家業者已在網路上示範起司漢堡的做法,原料包括絞肉、起司、胡桃、鹽巴與胡椒等。

面對多元化的3D列印應用市場,之初創投AppWorks 合夥人詹益鑑博士指出,3D列印是讓設計跟創意可以更快速呈現的一種加工成形方式,所以針對設計以及硬體製造業來說,3D列印是一個製造、組裝思維的突破。

那麼台灣接下來要如何踏入這樣的市場?詹益鑑建議,台灣在設計、開發應用上具有優勢,那麼可以利用台灣原有的硬體開發的規模化優勢,結合3D列印技術提升競爭力。

對於未來,詹益鑑認為,3D列印不是一個大量需求的東西,所以市場不會爆發,他估計,如果真的要達到完全普及,應該要5~10年之後。◇

3D列印小檔案

3D列印(3D printing)屬於一種快速成形技術,以數位模型檔案為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,透過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術,由於物品透過材料被一層層的累積列印出來,該技術也被稱為累積製造(或堆疊、加法製造)。

過去3D列印常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型,現正逐漸用於一些產品的直接製造。特別是一些高價值應用已經有使用這種技術列印而成的零部件,意味著「3D列印」這項技術的普及。

該技術在珠寶、工業設計、汽車、航太、牙科和醫療產業等及其他領域都有所應用。大部分媒體都予以正面評價,但也有部分人對其列印物的合法產生了懷疑,質疑其列印塑料槍械和手銬鑰匙有可能威脅治安。◇

(責任編輯:李薇)

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