【科技论坛】3D Printing引爆客製化时代(一)

2020-06-13 G微生活 76856次阅读 

【科技论坛】3D Printing引爆客製化时代(一)

早在1980年代,3D列印的技术就开始在美国与欧洲发展,可是直到最近它才如平地一声雷轰然出现于世人的眼前。在,由资策会主办的「3D Printing引爆客製化时代」科技论坛上,与会贵宾工研院南分院积层製造与雷射应用中心总监曾文鹏认为,「金属积层3D列印技术」的革新是3D列印引爆最主要的原因,它让3D列印的触角延伸到高产业价值的金属商品,应用层面扩大到高科技产业,于是3D列印的热潮正式引爆。

在曾总监的演讲中,他开门见山地指出美国政府这次成立美国国家积层製造创新研究所(National Additive Manufacturing Innovation Institute, NAMII)之目的,就是要发展3D金属积层製造技术(3D金属列印),并赶上欧洲的领先地位。他反问在场听众:「大家都说3D列印是第三次工业革命,但如果产出的东西不包括金属产品,还算是创新吗?」

3D金属列印价值与全球发展

他还指出,在工业应用上,3D金属列印的价值最高,无论是列印出的产品或背后的材料设备,都有高人一等的身价:光材料就比一般材料贵上20~50倍,设备则贵个几十倍,更不用谈未来如果应用在航太组件、医疗器材甚至是昂贵的珠宝上,所带来的效益将达到好几十亿美元。

根据工研院提供的资料,目前全球前十大金属积层製造商都来自欧洲,以德国的EOS最大、英国Concept Laser次之、瑞典Arcam第三。而近年除了美国投入7,000万美元,以强化3D列印创新应用(也就是加强3D金属积层製造技术),其它各国也陆续投入资金,鼓励相关产业的发展。

【科技论坛】3D Printing引爆客製化时代(一)

举例来说,欧盟在2011年7月,投入712万欧元推出FP7 MERLIN专案,运用3D列印製造飞机引擎原件,减少航空对环境冲击。中国则在2012年10月成立「中国3D打印技术产业联盟」,拟筹资5亿人民币在双流建设3D打印技术产业创新中心。另外南非与澳洲也投入雷射积层製造,强化航空与汽车产业的发展。

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工研院南分院3D金属雷射积层产业推动

台湾在3D金属列印的领航者为工研院南分院,他们在2012年1月建立国内第一个金属雷射积层实验室,并引进全国第一台金属材料雷射积层製造设备,而列印的方法为「雷射烧结粉末逐层堆积製造法」。

根据工研院的网站,列印原理是「透过高速扫描振镜的照射,在预先铺层的金属粉末上,将雷射光束聚焦于金属粉末上,进行粉末烧结,使金属粉末达到其熔点。」以这种方式不断地重複铺粉与雷射烧结动作,逐层堆叠製成所设计之工件,可产生近似100%緻密度的成品。

客製化量产

这种方法较一般的3D列印技术更省材料,因为粉体材料可回收,此外无须刀具也不用冷却。由于它能免除多道製程以及转换加工机所需的时间,适合客製化量产并降低库存,但「客製化」跟「量产」这幺冲突的概念怎幺做结合呢?

曾总监在会议上举例:专为一位病人做一颗牙齿是客製化,那在同时同处为100个病人做100颗牙齿就是客製化量产。以此种3D列印技术能製作出複杂异形的水路流道、内部特殊结构(如孔洞结构)以及複杂的表面形貌。

在论坛现场,工研院也特地带了些製成品做展示,除了一些模具外,还有一体成型、可转动的小型地球仪,和雕工精细、如手工刻製的五福龙来,每一个样品都令人爱不释手,把玩再三,而工研院研製的这类金材工艺品,其特殊的价值与应用也吸引到许多国外大厂来合作,像在2013年4月,荷兰TNO就与工研院签订合作意愿书。

【科技论坛】3D Printing引爆客製化时代(一)

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目前工研院金属粉末雷射积层製造系统从前端扫描、档案处理、档案转换、结构设计、雷射积层快速製造设备,到后处理的表面喷砂,製作空间为250mm*250mm*325mm,而应用的材料包括模具钢、不锈钢、钛合金(Ti6A14V)与钴铬合金。

从製造业到自造业

「3D列印」是当前最火红的科技词彙,从《远见》到《科学人》,再从宝杰到梦想家,它几乎是席捲所有人的目光,也让已低迷许久的製造业活络起来。曾文鹏总监在演讲上提到,3D列印让未来成为「人人製造」的时代,原本的量产製造将走向「智造化」,非量产製造则走向「自造业」。台湾的业者应该抓紧时机,好好发展3D列印的应用面,让它成为台湾另一个亮点产业。

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