3D列印专题（一）-3D列印概观与前瞻

近来3D列印(3D printing)实在是越来越热门，当媒体过度追捧、厂商高举行销大旗时，究竟有哪些需要了解，该小心的？我们协助各位读者，採访与做了简单的整理，希望帮助各位更了解3D列印这个产业。

3D列印其实并不是最近才有的产物，早在1980年代就已经开发出来，你目前看到的3D印表机技术的前身，就是称为热溶解积压成形(Fused Deposition Modeling，FDM)的技术，这是改良过去塑胶射出成型技术，重新以不同的方式，透过不同材料来构造物体。如此一来，科学领域、工厂製造领域、设计端，就能够打造出想要的模型，以及模具的前导。FDM技术在1990年代走入商业化，之后还有SLS、立体光刻製程等技术的发明。这些发明或多或少在不同领域有商业化的成果，但是机器都很庞大。一直到了1995年，美国麻省理工学院(MIT)创造出3D列印的术语，他们修改了喷墨印表机，将塑胶材料与溶剂挤压到粉末床，取代原本把墨水喷到纸张的概念，并且获得了专利。这个专利衍生了3D列印公司Z，以及ExOne公司。

简单来说，3D列印技术就是把很多种不同材料，特别是塑料这种可黏合的材料，利用逐层列印的方式来打造立体的物体，也可以说是累积製造的概念。重点除了材料与列印的製程外，关键在于数位模型建模，你得透过电脑科技，把3D模组用特定的格式，餵给3D印表机，去产生你想要的金属塑胶混和模型或产物。

如此一来，这使得透过小型设备，短时间内打造少量客製化产品、高价值产物这件事情成为可能。

以最简单的方式来说，就是人人都可以自己开小型工厂了，不但节省时间，也节省了金钱和设备支出，当然这是理想的状态，实际上现阶段(2013年)，大部分的3D列印技术、商业方案还有很多问题要克服。只不过，和传统的技术相比，过去要生产金属、塑胶或複合材料打造的产品，工厂得先开出模具，打造一个模具是非常昂贵的，数万元到数十万元新台币、上百万元都有，看模具的複杂程度与规模。有了模具之后，工厂就可以灌压各种材料到不同的模具上，打造出一个个这种类型的零组件或实际成品，透过其他的加工手段，或组装手段，完成各位看到的许多种市售商品。两岸民众熟知的科技富豪郭台铭，是做连接器起家的，但他的模具技术与相关概念，也帮助他变成资讯产品代工大王。

最重要的是，3D印表机与其相关材料技术，颠覆了这个过往的流程。人们有机会打造出一个一个的小作坊，做设计产品、做高价值附加产品。工厂与企业也可以快速打造出各种模型、样品，做为大量生产的前置作业。

目前3D列印技术的应用範围，已经扩大到包括头盖骨、髋关节、牙齿等医材、建筑、珠宝、工业设计、教育产品、土木工程、枪枝与航太零组件等等範畴。

我们如果要把东西用3D的方式列印出来，除去设备与材料方面的技术，最主要的就是你得在电脑上，利用3D软体与电脑辅助设计软体，打造出3D模型，并且透过特殊的格式(不同的3D印表机可能有不同的支援格式，也有开放标準和私有标準阵营)，产生能够让机器逐层列印的截面资讯，才能让3D印表机，把可用的材料，一层一层地列印、叠压、黏合出来。

因此，软体设计的技术将持续在提昇，精细度、三角面数量与尺寸，还有横截面、纵截面、解析度等等，会有越来越精密的发展。

同时，3D印表机使用到的半导体晶片，控制IC与运算能力，也会持续上扬，目前还没有到高度成熟的阶段，因此还有一段技术开发热潮期。

我们预期3D印表机产业，除了3D列印设备外，列印材料业、前后段设备(包括后段其他附加加工设备)产业、设计业、软体服务业、行销与销售通路体系，这几年将会带来全球产业界的缓慢革命。

不会全面性地高速发展的原因，主要来自于技术目前仍属于快速发展期，现阶段的材料产业也还没有跟上来，成为够大的生态圈。再来是与传统体系磨合的问题，儘管3D列印能够颠覆一些事务，但量产品和小量生产品的差异，还是有很大的影响。现代的小型3D列印技术，在发展前期，最适合的产品还是高毛利、高附加价值的产物，因此我们预期航太、高科技与医疗医材产业，将是优先受惠于3D列印技术的业种。至于其他的领域，需要巧思、行销、资金、技术与供应鍊都水到渠成，才会有突破性的大规模发展。包括雷射烧结、立体平版印刷、金属处理、融化压模、电子束熔化成型、粉末层喷头3D列印，这些都还在继续进步、发展。

产业的发展阶段，一开始会有一段先行者、开发者与被炒热后的初期成长阶段。这时会有一波Peak上来，产生小峰值。

接着，在供应鍊未成型时，会有一些投入者离开，产业也在技术发展中，进入一段过渡期。

等到技术成熟，供应鍊扩大后，自然整个生态圈就能够扩大，会进入产业真正的上升期。

再来，产业会进入高原期，这时就遍地开花，结果丰富了。直到下一个技术大进展的开始，产业的版块又会有所移动。

当然，这是过往许多产业发展的历史模式，3D列印技术方兴未艾，难保不会有别以往的发展，但大致上，它还有很多成长的动力、技术开发的潜力，以及改朝换代的产业效应，未来应该会有更好的发展。

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