這幾年來，3D列印這個詞彙經常可在不同的領域中被發現。儘管看法兩極、評價不一，然而3D列印對於小量生產或原型設計存在著重要的價值，這是不容忽略的事實。而現在，市場也一直在試著找出更適合3D列印的應用領域，直接數位製造（DDM）似乎是個不錯的起跑點。

當3D列印遇上了直接製造，似乎也為3D列印打開了一扇全新的商機之門。在各個不同領域，都有3D列印直接製造的實際案例，本文就將嚴選包括交通、醫療、文創等不同領域的3D列印應用，看看兩者的結合，會擦出怎樣的新火光。

自行車列印一氣呵成

3D列印技術十分適合用於交通工具的列印，目前已有採用3D列印的汽車問世。但請不要誤會，3D列印的車輛並不是整車列印，畢竟車子的引擎、晶片等構造以目前的技術來說，仍是無法直接列印的。

目前最常使用到3D列印技術的部分，都還是在非關鍵零件上，例如2010年11月，美國和加拿大兩家公司成功研製出全球第一輛透過3D列印技術製造的Urbee 3D列印油電混合車，其車身外殼材料等外部組件，便都是利用3D列印所產生。

當然，這樣的方式只能用於產生車身外殼，之後還得另外組裝上底盤與引擎等部分。對於交通工具的整車列印，目前已有英國的EADS公司透過尼龍材料，打造出堅固程度等同於鋼鋁合金的Airbike自行車，且重量能輕上65%。

傳統的合金自行車組件，例如齒輪、踏板、車輪等，都屬於必須分別製造，再進行組裝的不同零件，不過Airbike在電腦設計完成之後，就可以透過3D列印來進行整車製造，所有結構包括車身、車輪、軸承等重要零件，都可以列印來完成。

其列印方式是使用積層製造（Additive Manufacturing；AM）技術，利用粉末狀材料的印表機來列印，電腦先將3D設計圖分割為許多2D圖層，再透過雷射光束來融化這些粉末材料進行列印，這些尼龍材料逐層堆疊，進而成為自行車的各個部分零件。

EADS所採用的這種積層製造技術，可讓不同的粉末材料諸如尼龍、碳、鈦、不銹鋼、鋁等，透過雷射融溶的方式進行列印，擁有非常不錯的商用前景，是可以改變現有遊戲規則的技術。

雷射能夠塑造出各種不同形狀，其優勢在於可透過低成本的生產方式，來完成複雜的設計。例如在Airbike的結構中，就具備了彈性座椅與整合軸承，這都是必須透過這種積層製造技術才有辦法做到的。

類似Airbike這樣的3D直接製造，可以依據消費者的要求進行產品設計並列印，一氣呵成的一體化設計，不僅具有客製化優勢，成本更比傳統自行車重量減輕65%，所使用的材料也僅為傳統自行車的10%，列印完成即可進行組裝使用，省去了傳統自行車人工組裝的成本。對於直接製造來說，Airbike是個十分成功的範例。

圖一 : Airbike是3D列印交通工具的成功範例，特別是軸承的部分，都能精確地列印產生。

器官組織列印 長命百歲不是夢

3D列印最適合用於客製化小量生產的用途上，這使得醫療市場也成為3D列印能盡情發揮的目標領域。畢竟每一個個人都是獨特的個體，一旦受了傷，或者需要器官再造，就能透過3D列印，直接產出每個人所需要的不同組織。

當然，不像一般冷冰冰的零件，器官必須是活的，還要能與身體其他組織共生。因此，3D生物列印可是件非同小可的事情，所列印的「產品」，也分為有功能性的器官（如腎臟、心臟等），以及修飾性的組織（如耳鼻軟骨、骨骼修補、表皮等）。

對於功能性的器官列印，不久前在TED大會上，外科醫生Anthony Atala捧出一顆3D列印腎臟的畫面，相信至今還令許多人印象深刻。事實上，要用3D列印出生物器官，原理相同，但材料肯定不同。

生物列印所使用的材料，必須是病人本身的細胞（可以是幹細胞或者自身培養的細胞），這又稱為生物墨水，作用與一般列印時的墨水材料類似。

為了列印出與原病人相同的器官外型，必須先透過電腦斷層掃瞄，將器官模版輸入電腦，然後將墨水輸出在平面材料上並固定，再將這些平面材料堆疊，待生物降解後，剩下的細胞就能成為3D的立體器官了。

事實上，3D生物列印的原理，非常類似於過去就存在的器官培養。列印器官最大的用途，當然是在於解決器官捐贈數量不足的問題，例如等待腎臟移植的病人通常都是一腎難求。以目前非常缺乏器官捐贈者的情況來看，未來透過3D生物列印，的確可以解決等不到器官導致病人死亡的問題。

用3D生物列印來製造新器官，儘管聽起來感覺像是『需要的時候印一下就有』，但當然不會這麼簡單。包括穩定的材料、細胞的取得，以及血液的供給等，都還是有待克服的難題。

相對於器官列印的高複雜度，列印修飾性的身體組織，相對簡單快速得多了。例如近期便有患者因面部殘缺，透過3D列印來製作修飾新皮膚，只需透過簡易黏著便能輕鬆重建容貌。

另外諸如耳鼻的軟骨等，也都能透過列印來還給患者一個全新的外貌。特別是例如耳朵的重建，列印時可將生物材料與具備天線的電子材料結合，讓電子耳朵還能賦予患者助聽的能力。

不久前，還有患者以鈦粉為材料，透過3D技術量身列印出專屬的新下巴，來替換掉原有的受損下巴骨，由於下巴作用為咬合食物，結構需要更高的強度，據悉整個新下巴骨共鋪了上千層的鈦金屬粉，十分費工。

此外，也有病患以3D列印技術獲得全新的顱骨，重建了自己的外貌。而牙齒與齒模，更是3D列印在醫療應用中，最大的一個市場。

事實上，3D列印的特色，本來就在於小量客製化生產，不僅適用於原型設計，而像是醫療這一類專為不同患者量身打造新組織的應用，更是3D列印能夠發揮所長的領域。當然，修飾性的身體組織列印，對於直接製造來說，將比起器官列印來得更容易實現。

圖二 : 器官也能直接列印？圖為外科醫生Anthony Atala與手上的3D生物列印腎臟的原型。

圖三 : 3D列印特別適合單一客製化的醫療市場，特別是在修飾性的身體組織列印。

迷你公仔征服消費市場

說到3D列印在消費性領域的應用，可說是包羅萬象，簡單的物品例如筆筒、收納盒、小擺飾等，都可以利用入門版的3D列印機在家裡輕鬆完成。然而這些應該都難以滿足消費者挑剔的味蕾，他們希望3D印表機可以用來完成更與眾不同的事情，例如個人化的個性公仔，便是可以利用3D列印來完成的終極任務。

目前台灣已有業者將日本Mikanbako的3D列印技術帶向台灣，透過這種技術，可以將整個真人複製成迷你版的分身公仔。當然，由於是需要製作與真人相同的公仔，前置作業便需要先進行全身3D掃瞄，包括身體與髮型，都必須分別進行掃瞄，來獲得擬真的3D人形樣貌。

當掃瞄完成，獲得全身的3D圖之後，就要開始進行後製的列印作業了。儘管台灣業者與日本合作，但後製作業卻必須回到日本進行。在進行3D樣貌圖的微調之後，影像匯入電腦便可開始進行人形的列印。

值得說明的是，人物公仔並非列印完即是成品，還需要經過初步修整、細部處理與上色等步驟，才會變得與所小版的真人一模一樣。

這樣的公仔製作，未來將非常有其消費市場的商業價值，大家都會想打造一個自己專屬的分身公仔。甚至這樣的列印技術，還能用於為寵物，以及其他物品製作縮小版的公仔。

目前每個分身公仔的定價仍偏高（25公分公仔定價約為19550元新台幣、20公分公仔約12750元新台幣），未來隨著列印技術較為普及，價格到達友善價位之後，應該會帶起一股迷你公仔的列印風潮。而迷你公仔的製作，也預計將為文創產業，帶入一股3D直接製造的新活力。

圖四 : 用3D列印做出縮小版的人形迷你公仔，將為文創產業注入一股新活力。

圖五 : 3D公仔列印前的掃瞄工作，360度都必須完整掃瞄。

圖六 : 經過細部處理與上色，縮小版的人形公仔就此完工囉。

結語

用3D列印進行直接製造，的確有助於打開3D列印的一扇商機大門。3D列印從大量生產的角來看，或許真的就如郭台銘所說的，只是噱頭而已。但若換個角度來看，3D列印的確也有其能大大發揮的空間，特別是在小量生產與原型設計，以及單一客製化等市場。不久的未來，當3D列印走向直接數位製造之後，普羅大眾將更有機會『直接』從3D列印上獲得利益。