3D列印風潮 引爆設備商機

3D列印技術在1984年被開發出來，由噴墨印表機的靈感，加上堆疊方式的構想，轉換成工業用的設備，使3D列印的設備開始發展。經過30年發展，因應各種不同需求，逐漸發展出幾種不同形式的技術；而因材料的差異，加上精細度及耐用度的不同，就有不同的技術發展，從塑膠材料到金屬材料，各有不同的應用領域。

目前主要製程技術分為四種類型，分別是立體光固成型、熱熔沉積成型、多噴頭塑型、雷射燒結成型等；而這四種製程技術又分別產生相對應的設備。

立體光固成型設備的工作原理是使用紫外線雷射與可以固化的液體材料，經過紫外線雷射的照射，一層一層將所需的物件成型，因為紫外線雷射可依據電腦的3D圖像的數據，經過分層的控制掃描，而將物件固化成型。目前使用一層的厚度約在0.05mm至0.15mm，搭配一個升降機構，完成一層一層的固化成型物件。
這種類型設備的價格從新台幣數十萬至數百萬元，建構產品尺寸的大小與產品的精度、積層速度都會影響售價。建構尺寸從幾公分到數十公分。代表廠商為美國3D systems、德國EnvinsionTEC ，台灣有揚明光學等廠商投入生產製造。

熱熔沉積成型（Fused Deposition Modeling，FDM）設備猶如架著一支熱熔槍的加工機，熱熔槍將塑膠線或者金屬線熔解，再利用噴嘴可以打開與關閉的控制，加上三軸相對運動的機構，使物件可依據電腦的3D數據輸出成型，而完成所需的物件。

這種類型設備的價格是所有機種最便宜，從10多萬元到數萬元。代表廠商為美國Stratasys、Bits from Bytes、RepRap。台灣有金寶與泰金寶合資的三緯國際立體列印科技，以自有品牌「XYZprinting」推出平價3D列印印表機；震旦行與工研院合作，也推出FDM 3D印表機。

多噴頭塑型（Multi-jet modeling，MJM）設備類似噴墨印表機一樣，有多個噴頭來噴出材料，甚至於每個噴頭還有多個噴嘴來控制，有一種技術是使用蠟質材料，將蠟噴出後凝結成為所需之物件。另外，也有使用石膏粉為基底，將彩色墨水及黏結劑噴出在需要的物件部位，使之成型所需之物件。多噴頭塑型可使用不同顏色的墨水，因此可以有彩色的產品，而噴出的容量也很小，因此可以獲得細緻度高的產品。
多噴頭塑型3D印表機的價格則是從數十萬至數百萬元，目前最大問題是速度較慢，未來發展趨勢是往高速列印發展。這種類型設備代表廠商為美國ZCORP、ExOne、德國Voxeljet。台灣有研能科技等公司發展，研能並自行研發與生產噴頭與印表機。

雷射燒結成型（Selective Laser Sintering，SLS）設備運用高功率雷射掃描，燒結相關的材料，製造出電腦所設計的圖樣物件，目前使用的材料有金屬、陶瓷、塑料、玻璃等，而材料通常以粉末方式呈現。因雷射光的能量關係，通常只有融化顆粒的表面，使其燒結成型。這技術使用的材料範圍比較廣，如鋼、鈦、合金等，聚合物如尼龍、聚苯乙烯等，還有許多不同材料可使用，應用於不同的產品。

SLS設備造價為最高，約從千萬元起跳，進入障礙相對較高。設備代表廠商為德國EOS、美國3D systems，建構尺寸愈大與精度越愈的設備就愈貴，尤其是有一些航太與汽車零組件的應用，對於設備生產的產品需要高可靠性，因此價格就不是首要考量。台灣則有工研院投入相關設備與零組件的開發，民間也有廠商希望投入。

隨著許多專利的時間到期與網路普及，吸引許多廠商投入，可能讓3D列印技術加速普及，也會造成設備價格大幅下降。另外，材料科學與製程技術的進步，大幅提升3D列印應用範圍與精度、可靠度，若再經過幾年時間，3D列印的應用將更深且更廣。


#資料來源：http://www.teema.org.tw/industry-information-detail.aspx?infoid=10719

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