3D列印（Additive Manufacturing，積層製造）豐收季節快來了
【經濟日報╱葉錦清】 2014.04.06
（作者是工研院IEK機械與製造系統研究部研究員）
3D列印這一、二年已成為眾所皆知產業。但是由於市場上對此技術與產業的發展看法分歧，因此目前還有很多討論空間。
2009年美國材料試驗協會（ASTM）將快速原型（RP；Rapid Prototyping）／快速製造（RM；Rapid Manufacturing）／3DP（3D Printer）等說法正名為積層製造（AM；Additive Manufacturing；積層製造），並成立技術委員會訂定相關標準。由於媒體傳播與易於理解，「3D列印」是最被大眾接受的字眼。
Wholers估計，2013年3D列印市場規模約23億美元，預估到2021年達到108億美元，其中2013年至2021的年複合成長率達22%。
以往製造產品必須達到一定數量才能降低成本，3D列印則實現少量多樣、客製化的可能性。製造一個產品原型與製造1,000個產品的固定成本幾乎一樣，因為產品形狀與外觀透過數位化變成檔案，等同於模具的功能，也不需要堆放庫存，人人都可是生產者。
現在已有許多公司公布相關的產品3D數據，讓消費者自己設計、訂製個人商品。過去因為生產條件的限制，工程師在設計階段會考慮量產因素，而偏向易於加工的外型。3D列印技術可大幅縮短設計到製造之間的流程做出傳統製造方法難達成的複雜形狀。
傳統製造方式為材料經過各式各樣的加工切削後，成為所需要零組件。通常加工後材料占原材料七、八成比重，實際成品只使用二、三成原材料，材料利用率偏低。而積層製造（Additive Manufacturing）是將粉狀或液狀材料，透過逐層堆疊產生所需要的零組件，甚至可直接成為成品，不須組裝。加工後材料占原材料的比重相對較少、約一成，材料利用高達九成以上，相對於傳統的減法製造而言，更符合永續製造的環保趨勢。
許多廠商投入3D列印產業，但目前還有一些待克服的問題，如製造速度慢、產品的材料性能、設備和材料成本等。以目前工業用3D印表機製程而言，平均每小時建造速度約20cm3，最快的約70cm3，這種製造速度與CNC工具機加工速度相比是很慢。
製造一般消費性產品的3D印表機價格約新台幣數萬元至10多萬元，商業用印表機大約百萬元，但工業用3D印表機設備主要以雷射源為積層製造的方法，造價不斐，約要數千萬元，因此會墊高製造成本。
目前列印材料主要是塑膠、樹脂、金屬和陶瓷，骨骼等有機原料研究也正在進行並有初步成果。儘管已開發許多應用於3D列印的同質和異質材料，但是仍然存在開發新材料需求。這種需求包含兩個層面，不僅需要對已應用的材料工藝-結構-特性關係有更深刻的研究，以明確其優點和限制，還需要開發新的測試工藝和方法以擴展可用材料的範圍
3D列印不是全新技術，從1980年代開始，就有廠商投入研發與生產相關技術與產品。由於技術特性，使得3D列印在早期只能用在產品模型，縮短研發的時間，或少量（1,000個以下）多樣的產品，而且設備造價不斐，因此不會完全取代傳統製造技術。
隨許多專利的時間到期與網路的普及，吸引許多廠商投入，可能會讓3D列印技術加速普及。另外，材料科學與製程技術的進步，大幅提升3D列印的應用範圍與精度、可靠度，未來3D列印的應用將會更深且更廣。
【2014/04/06 經濟日報】@ http://udn.com
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