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3D列印逐步化解發展阻力
速度提升 材料多元

【作者: 王明德】   2017年08月25日 星期五

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3D列印一度被視為新世代製造革命技術,過去兩年雖然聲勢下跌,不過整體來看,市場仍是成長之勢,根據研究機構統計,2017年全球3D列印的市場總值將達60億美元,2021年則會成長至180億美元,當然要達到此一目標,需要一定的市場動能,惠普公司HP Jet Fusion 3D解決方案副總裁兼經理Ramon Pastor日前在上海記者會時指出,硬體設備成本過高、列印速度過慢、異質材料無法整合共用無疑是目前的主要阻力之一,不過隨著相關技術的不斷突破,這些問題已逐步解決。


軟硬兩端的問題解答

即便市場不如當年預期,不過Ramon Pastor仍樂觀面對未來市場,在今天於上海的HP Jet Fusion 3D解決方案發表會上,他指出在技術的不斷突破下,3D列印將再次出現強勁成長,他以HP Jet Fusion 3D列印機為例指出,此款產品的列印速度為現有機種的10倍以上,成本則下降50%,從2016年上市以來,使用者已採用此機種列印出超過50萬個零部件,在材料開發部分,HP也設立公開的技術平台,目前已與中國石化集團旗下的燕山石化展開合作,將積極開發可用性更高、成本更低的3D列印材料。


3D列印成長力道不如預期的另一個問題是軟體專業度相當高,造成普及不易,對此Ramon Pastor認為,現在的3D列印的使用者分為兩類,一種是專業設計人員,比如設計師、軟體工程師等,這一類型使用者他們使用的也是專業的軟體,設計3D模型,推出這些專業軟體的公司如西門子、PTC、達梭等,其軟體產品品質都相當傑出,對專業使用者來說,功能也都適用,3D列印軟體在這方面的發展並不會有太大問題,至於非專業人士,現在的設計軟體對其的確有高難度,此一問題目前仍難解決。


目前3D列印的軟硬體廠商,其產品設計都以專業人士為目標族群,軟體廠商的產品設計,也都以解決此族群的問題為主,Ramon Pastor以HP的Sprout Pro為例指出,工程師設計3D列印時,建模往往是難以克服的困擾,Sprout Pro的做法是在其創新型的電腦-Sprout上內建3D攝影機,使用者可將圖像投射到觸控板上,並透過3D攝影機掃描觸控板上放置的實際物體,之後Sprout Pro會生成一個3D還原圖像,解決建模問題。


3D列印將成IoT推手

至於3D列印的未來趨勢,近年來各種IT技術與概念不斷出現,而且彼此之間都會相互鏈接,Ramon Pastor認為這塑造了未來製造業的新面貌,他進一步指出,現在的製造模式是集中生產,所有的原物料與機台設備集中在一處,產品完成後再運送到商店、賣場銷售,這種生產模式的成本相當高,例如倉儲、物流,此外由於大量生產,一旦銷售不如預期,將會囤積甚至報廢大量滯銷品,3D列印對製造業最大的改變就是將集中生產轉變為分散式生產,讓生產模式更貼近消費者,降低購置成本。



圖一 :  HP Jet Fusion 3D解決方案副總裁兼經理Ramon Pastor指出,硬體設備成本過高、列印速度過慢、異質材料無法整合共用無疑是目前的主要阻力之一。(攝影/王明德)
圖一 : HP Jet Fusion 3D解決方案副總裁兼經理Ramon Pastor指出,硬體設備成本過高、列印速度過慢、異質材料無法整合共用無疑是目前的主要阻力之一。(攝影/王明德)

這幾年迅速發展的物聯網技術,也將與3D列印結合,讓其應用更多元,Ramon Pastor表示,2D圖像是由像素(Pixel)所組成,像素越小,畫面解析度越高,3D成像的成品則由體素(Voxel)組成,3D列印在選擇列印材料時,可選擇導電性材質,透過導電性材質構成、體積僅有21μmx21x80μm體素,這種具導電特性的體素,讓產品在列印完成時,就已可植入各種感測器,意即可以不經組裝,在成本增加極少的狀況下,直接生產出智慧物件,這對以萬物相聯為願景的物聯網來說,將是極佳的推動力量。


6大問題將陸續克服

雖然對前景看好,不過Ramon Pastor認為3D列印未來發展要順遂,仍至少有6個問題需要解決:


產品性能

目前市場上的3D列印機,列印速度短則數小時,長則超過一天,若僅作為產品設計初期的打樣,這種效能還可接受,但若要直接生產產品,則仍有極大提升空間。


材料種類

現行3D列印機台仍只能列印單一材料,然而現在消費性產品多為複合材料,單一材料將侷限產品的功能與設計創意。


材料成本

與大量生產的製造系統相較,3D列印的材料成本仍然偏高,這將直接影響其產品售價,不利於市場競爭。


市場教育

即便3D列印在前幾年成為媒體寵兒,市場資訊相當多,但對在不同垂直領域的工程師來說,相關資訊往往與該領域無關,難以吸引工程師投入學習。


標準規範未建立

3D列印機由於用途廣泛,是商品也是生產工具,導致全世界都沒有相對應的專門主管機關,也沒有針對3D列印機制定法規或認證,可說是三不管商品,使用安全堪慮。


商業模式未建立

3D列印將製造模式由過去的集中式轉變為分散式,轉變後的工業鏈和商業模式如採購、物流等模式都仍未建立,這將影響3D列印的推動。



圖二 :  HP的Jet Fusion 3D列印機的列印速度為現有機種的10倍以上,成本則下降50%。(攝影/王明德)
圖二 : HP的Jet Fusion 3D列印機的列印速度為現有機種的10倍以上,成本則下降50%。(攝影/王明德)

對於上述問題,Ramon Pastor指出,HP已著手解決這6大問題,隨著HP Jet Fusion 3D列印機的問世,傳統速度、成本的3D列印機種將面臨市場考驗,未來更快、價格更親民的產品將陸續出現,成為推動市場發展的推力。


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