3D列印技術市場風靡度日益升高,科技部計畫近半即包含生醫相關目標,突顯重視3D列印的程度。東元、上銀、揚明光、長興、偉盟、光洋科、金寶等十三檔相關個股值得追蹤。七月三十日開幕的台北電腦應用展,台北市電腦公會與教育部國教署合作,推出亞洲第一部Fab Truck,把「3D列印行動實驗室」開進世貿一館,從3D列印表機、掃描器、小型CNC電腦銑床,到鐳射切割機等各種數位式設備,展示了3D列印可能的應用範疇。加法製造哲學:避免浪費3D列印的原理是建立數位化電腦模型檔案後,運用金屬粉末或塑膠材料,利用加熱熔融可塑狀態,再把3D電腦模型轉換成3D的分層切片,透過層層堆疊列印來使目標物品成型。類似技術在一九八○年代就被模具製造、工業設計等領域利用來製造模型和零組件。鴻海董事長郭台銘曾說,鴻海早在三十年前就開始使用3D列印,但當時受限專利,而且列印機器成本高昂,動輒百萬新台幣,較少人願意付出這麼高的成本。即使有工廠願意使用,也沒辦法達到量產的要求,因為列印出來沒辦法加上電子零件組裝,只能看不能用,無法提供商業價值。隨後三十年間,3D列印的正式名稱從快速原型(RP)轉變成快速製造(RM),再由美國材料試驗協會(ASTM)於二○○九年正名為「積層製造」(AM),同時訂定相關標準。二○一一年相關技術專利釋出,列印機器成本下滑,一台只要幾萬元就買得到,商機跟著蓬勃發展。同樣是製造模具或產品,3D列印與傳統製造加工方式大不相同。傳統製造加工是「減法」,利用設備切削、研磨製造出需要的產品;至於3D列印則是「加法」,依據電腦設定的資料,將材料逐層累加成實體產品。與傳統方法比較,3D列印可以避免浪費,理想上能夠大幅縮短複雜產品的製造時間。3D列印目前約有七種技術,利用不同的材料、不同結構的方法構成產品。例如,目前廣泛買得到的3D列印機,是利用材料擠出型(ME)技術來成型。產業人士認為,利用雷射熱能進行粉體燒結產製產品的粉體熔化成型技術(PBF),在未來工業領域的應用將有較快發展。應用領域多元 客製化服務特性高3D列印技術有快速、彈性、客製、複雜製造等特色,符合未來少樣多量化的新型態製造需求。過去3D列印多半出現在高單價產品,像是飛機關鍵零組件製造,如波音公司,目前已有超過兩萬件3D列印的零組件使用在波音飛機上,大部分是塑膠材質。現在,包括建築模型、電影道具,甚至是精緻度高的模型公仔,也開始看到其應用。總體而言,從工業設計、建築、工程、航空、醫療,甚至到珠寶、槍枝,3D列印都能應用。今年一月,中國蘇州就成功用3D列印打造房子,成為建築的典型範例;今年六月,荷蘭新創公司MX3D表示,九月將在阿姆斯特丹打造第一座3D列印鋼鐵大橋,橫跨當地中心運河,並且只用3D列印機器跟機器人吊臂,懸空印製。至於最受關注的應用當屬醫療領域,從細胞、組織工程支架、植入物、手術機械等,應用相當多。二○一四年十月,傳出紐約市兒童醫院的一位醫生,成功利用核磁共振攝影掃描(MRI)資料,列印出嬰兒的心臟,救活了一名兩周大的先天心臟病嬰兒。中國杭州電子科技大學也有科學家自主研發出一台3D生物列印機,使用生物醫用高分子材料或活細胞等,成功列印出較小的人類耳朵軟骨組織、肝臟組織等,而且細胞存活率高達九成。諸多消息都讓市場對生醫應用充滿想像。值得注意的是,國際間尚未針對3D生物列印的新興技術,訂定專屬的管理規範;國內目前則有藥事法、查驗登記、非臨床及臨床試驗等相關法規,投入的領域以假牙、矯正器、人造器官或組織、隱形眼鏡,以及專業醫療系統等醫材領域為主。現代醫療已越來越講求客製化服務,對病患生理特點的研究也越來越多。二○一二年格拉斯哥大學化學系教授Lee Cronin於TED講述了他對未來製藥業的想像,其認為未來藥物將會為特定的單獨病人製造,而不再是現有大量製造再配藥的模式。透過3D列印,可以在藥局或家裡製造及使用,目前已有美國製藥公司投入這塊領域。行政院已鎖定3D列印來達成「生產力4.0」中「智慧製造」的目標,透過推動產業數位化,把數位化的生產資訊結合物聯網與大數據等技術,驅動智慧製造產業及智慧服務業,產生新的商業模式。除了生醫產業,包括鑄造產業、工具機產業都是重點方向。新製造模式協助傳統製造轉型3D列印最大特點是快速成型,對製造業而言,某種程度亦提升了效率。以鑄造產業為例,美國福特車廠導入3D鑄造砂模技術,生產汽缸蓋、剎車片等產品開發試作,從傳統生產時間四到五個月縮短至三個月,足足節省了二五%至四○%的時間,同時開發成本降低達三○%。福特正在規劃於每個維修站配置3D列印鑄造砂模設備,縮短客戶維修件等待的時間,減少每年零件備品的成本。從工具機產業的角度來看,台灣工具機產業一直以開發最大產出效益、成本最低、減少環境衝擊的工具機為目標,若能結合產業數位化發展,藉由3D列印的生產方式,就能提高產品的變異量,並且增加產品的附加價值、降低生產製造成本,進一步改變台灣業界的生產模式和能力,從而提高未來的國際競爭力。科技部舉例,目前高價五軸加工機約八百萬元,但建構在3D列印技術的雷射複合減法加工機,可加值至每台二五○○萬元以上,而國內機種多屬中低價位機種,技術與高階機種仍有落差。以德國DMG等國際工具機為例,附加價值是台灣工具機的三到五倍。事實上,目前國內廠商已開始投入複合工具機台研發生產,如東台精機(4526)。3D列印面臨智財、倫理等新挑戰3D列印除了在製造業的發展機會外,文創產業如台灣設計產業也能受惠,因此亦引領了一波創客風潮,讓文創工作者在實現自己的設計想法時,不用再花高成本開模、打樣,許多小型創業變得更加容易。另一方面,3D列印也開啟了新的製造模式與產業合作模式,未來可能出現去工廠化,許多產品和零件的生產,需要的不是傳統工人,而是能夠建構CAD(電腦輔助設計)模組,只要擁有一台3D列印機器,就能完成生產。不過,3D列印技術仍要面對與克服不少問題,例如數位製造衍生的數位授權問題。以汽車零組件製造為例,未來不再需要由單一工廠進行大量製造和運送,可以經營雲端下載數位資訊模組,在任何需要的地方直接列印,其中,產品數位資訊如何授權、如何保障數位智財權,便成為新興議題。在3D生物列印方面,關於道德、倫理、合法性等議題的對象已經展開,當生物列印技術更加成熟,勢必會造成更多的爭論。食物列印機器也有食品生產標準,如GMP法規的問題,例如三緯國際已開始生產的食物列印機台。此外,危險物品列印的管制方式也很重要,二○一四年日本媒體曾報導過一名大學職員,成功以3D列印機列印並組裝出兩支手槍,還將製作方法上網公布,引發了不小風波。專門研究3D列印的中國工程院院士盧秉恒,曾經分析並提供了未來3D列印的十個發展趨勢,包括3D列印將走向4D列印,甚至5D列印。4D列印是利用環境不同,如時間、溫度、電場等進行結構變形;5D列印則是列印出來的生命體,會進行生長,進一步發展形狀與功能的變化。可以預見的是,3D列印的發展,帶動的將是更多重大的科技創新。