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3D打印让世界由平面走向立体
一台打印机即将改变世界?

【作者: 劉佳惠】2012年12月12日 星期三

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  • 有人说,3D打印机将会造就下一波制造革命,甚至将改变全球制造地图;更有人说:「这是一场无庸置疑的第三次世界工业革命!」




图一 : 3D打印小提琴现场演奏
图一 : 3D打印小提琴现场演奏Source:工研院

女乐手优美地拉出一首首轻快的乐曲,而在她手中的,不是一把手工制造的小提琴,而是一把用3D打印机「印」出来的小提琴。


「3D打印机」,又称「3D立体成型机」。任何用户只要输入图形、按下打印键,就可以把各项零件「迭印」出来,透过组装,就可以让一张平面的小提琴设计图,摇身一变成为一台可弹奏的小提琴。


改变世界制造业的另一个可能

你能相信一台打印机可能改变世界?3D打印机就是有可能!


根据美国经济学人杂志、华尔街日报与CNN相继报导,3D打印技术产业前景可期。2011年3D打印全球产值(产品与服务)达17.14亿美金,比前一年成长近30%,预估2019年市场将成长4倍。不仅如此,未来3D打印所具备的快速、弹性、客制化等优势,将改变全世界整体制造产业链。



图二 : 国内第一个金属雷射积层实验室
图二 : 国内第一个金属雷射积层实验室Source:工研院

有人说,贾伯斯所希望「中国制造」转为「美国制造」的在地生产,将会因为3D打印技术而梦想成真;也有人说,3D打印机将会造就下一波制造革命,甚至将改变全球制造地图;更有人说:「这是一场无庸置疑的第三次世界工业革命!」


第一次工业革命,让「人力制造」转为「机械制造」;第二次工业革命,因电力的普及,让制造业从单一制造,转向大规模制造;现在,有了3D打印机,或许下一波科技制造模式将会从「大规模制造」转向「个人化生产」,社群间协同制造的关系会再度改变制造流程,进一步造就第三次工业革命。


改变造就了创新

3D打印广泛应用在汽车、航天等各行各业,如今更多了不少创新点子。一家名为Continuum Fashion的公司,将3D打印技术应用于订制洋装、比基尼以及鞋子,让客户能够创造自己的服装,并展现自己独特的品味,引领着另一股新的时尚潮流。



图三 : 雷射积层可以解决传统的金属复杂曲面无法量产问题,克服模具异形冷却水路的模流制作问题。
图三 : 雷射积层可以解决传统的金属复杂曲面无法量产问题,克服模具异形冷却水路的模流制作问题。刘佳惠/摄影

不久的将来,人们可以打印出明天想要穿的衣服、鞋子、首饰以及包包;孩子想要的玩具、模型,自己在家动手做;想要的家具、想要的日常生活用品,只需几分钟就可以轻松搞定。


照这样下去,我们不禁会想,会不会未来人们的工作方式、生活方式甚至观念,都可能因为这项科技而有了颠覆性的变化?未来的世界,又会是怎样的3D世界?


对于这样的猜测,工研院南分院执行长徐绍中博士这样形容:「从前我们的世界是平面的,未来我们的生活将由平面走向立体,将会是立体印刷的世界。」那么,台湾,在此波的趋势下,又有什么样的发展?


台湾发展用「迭」的3D打印技术

3D打印技术在全世界正迅速窜起,成为炙手可热的新兴产业。台湾工研院也不遑多让,特地从德国引进那一台由3D打印机打印出来的小提琴,宣示台湾即将跨入3D打印产业的决心。


有别于以往坊间3D打印机以ABS塑料作为材料,工研院积极发展雷射金属积层制造技术,采用逐层堆积制造方法,由「传统减法式制造」改变成「加法式3D制造」,由塑料材料进展到金属材料,也从原型制作进化成实际产品制作。


「从减法的制程改成加法的制程,可说是绿色制程,也相当适合客制化量产。」工研院南分院雷射应用中心特助曾文鹏表示,3D打印技术之所以可称为绿色制程,在于其可以让未来产品无库存风险的优势。在产品上市之前,能够直接「印出」商品,直接贩卖,快速调整商品设计回馈消费者,以减低商品设计错误造成的库存风险。


曾文鹏预估:「3D打印机领域中,以金属为材料的市场将会大幅成长。」他表示,金属相较于其他材料如ABS,不论是制造精密度或是寿命长度,都更有优势。因为若要从原型(prototype)到实际制造,并真真切切能够派上用场,金属所具备的精致度、硬度,将会成为关键。


不仅如此,金属雷射积层还有两项优势,工研院南分院雷射应用中心林得耀表示,其一为「实现交错、复杂的内部结构」,克服传统模具冷却水路的的模流制作,且由于里面充满许多内结构,进一步可以达到轻量化。其二「客制化外部形貌」,能够应用于医材如牙齿、人工支架、人工关节等。


「雷射积层达到传统模具加工做不到的事情,因此成本也较高,因此要应用在附加价值高的地方。」林得耀指出,未来工研院将更致力于医材、汽机车航天模具与文创艺术等三大方向去推广,并藉由群聚大会,能够让厂商知晓激光技术的发展。



图四 : 图为3D打印印出的客制鞋子。不久,人们可以打印出明天想要穿的衣服、鞋子、首饰以及包包。
图四 : 图为3D打印印出的客制鞋子。不久,人们可以打印出明天想要穿的衣服、鞋子、首饰以及包包。Source:工研院

Open的力量 良性的循环

但若我们从宏观的角度来看3D打印,就可以发现其实3D打印的重点,并非在于它是采用ABS塑料或是雷射积层技术这件事而已。3D打印机的诞生,其实代表着的,是Maker Movement开放精神的最佳成果。


由于当初Maker Movement大力提倡将开放原始码应用于硬件上的开发,因此许多Maker都将兴趣集中在3D打印机的制造上,使得大多数3D打印机都是基于开放硬件的Arduino为基础。


因而,即使Maker在3D打印机的开发上会遇到不少困难与挑战,但却也因为基于开放原始码开发的3D打印机,拥有专属的社群,因此开发过程中,关于材料、喷嘴设计、切割各项疑难杂症,都因为「开放」的理念与精神,有了全世界3D打印机爱好者的技术支持。


对于沉迷于开发3D打印机的爱好者来说,简直充满了无限的想象。正因为Arduino开放原始码,3D打印机得以不停地发展、进步,更推动3D打印机的配套组件的发展和成本的下降。如同Massimo banzi所说的:「因为开源,人们反而愿意帮助彼此,且原谅彼此的缺失,这真的是一个良性循环!」


看来,3D打印机的开放精神,让志同道合的一群人,可以尽情运用、发展,把想法变成真实,实际运用于生活中,起而真正深刻改变人们的世界以及生活的每一刻,也带动了改变整体科技产业、甚至制造产业的焦点。那么,向来重视硬件发展、轻忽软件策略的台湾,要如何改变并因应,更是值得我们继续关注的。


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