找商機

中國已是全球最大的製造國，並準備在2016年成為引領全球3D列印的經濟體。
3D列印最常被談及的可能性之一，就是其最終是否能使美國及歐洲的公司將相關製造由中國拉回本土。

雖然3D印表機的發展快速，但目前仍未被普遍使用，主要歸因於價格高、安全性議題、專利問題及設計複雜等。
咸信3D列印將完全改變產品的製造、更換及運送方式，並將影響幾乎所有的主要產業，但是目前的使用者還是侷限於專業玩家、代印業者及興趣嗜好人士，未普及至一般民眾。Tech Republic整理了3D列印未能流行及阻礙此科技普及化的10個原因。

技術名稱

光固化成形法

選擇性雷射燒結法

噴墨法

融合沉置模塑法（熱塑壓出法）

三維列印法

縮寫

SLA

SLS

DOD

FDM

3DP

代表廠商

3D Systems

EOS GmbH

Solidscape

Stratasys

3D Systems

建造室最大尺寸（英吋）

20 x 20 x 24

27.5 x 15 x 23

12 x 6 x 9

24 x 20 x 24

20 x 24 x 16

速度

平均水準

平均水準至好

差

差

極好

準確度

很好

好

極好

普通

普通

表面加工

很好

好至很好

極好

普通

普通

強項

• 物件尺寸大


• 準確

• 準確


• 材料多樣

• 準確


• 表面加工


• 適合辦公室

• 適合辦公室


• 價格


• 材料多樣

• 速度


• 適合辦公室


• 價格


• 色彩

弱項

• 需要後加工


• 液態樹脂易致髒亂

• 尺寸及重量


• 系統價格


• 表面加工

 

• 速度


• 材料種類少


• 物件尺寸

速度

• 材料種類少


• 物件易碎


• 後加工

典型應用

• 商展及行銷用零件及模型


• 快速製造細節表現好的小物件


• 製造特殊生產工具


• 包模鑄造用模型

 

• 快速製造物件（包括大型物件，如風管）


• 製造具有卡扣及活動鉸鏈的物件


• 製造耐久且使用真正工程塑膠的物件


• 包模鑄造用模型

• 製造細節表現極佳的物件


• 包模鑄造用模型，特別是珠寶及精細物件（如醫療裝置）

• 製造與食品接觸的物件


• 應用於高溫的塑膠物件


• 商展及行銷用零件及模型


• 快速製造細節表現好的小物件


• 包模鑄造用模型


• 製造特殊生產工具

• 概念模型


• 少數功能測試用物件


• 建築及造景用模型


• 彩色工業設計模型，特別是消費產品及包裝


• 澆鑄

系統價格範圍（美金）

$75K-800K

$200K-1M+

$46K-80K

$10K-300K

$15K-70K

材料

可以獲得的性質及特性

• 壓克力樹脂


• 透明且剛硬


• 類ABS


• 類聚丙烯


• 撓性或彈性體


• 防水

• 尼龍


• 聚苯乙烯(PS)


• 彈性體


• 鋼及不銹鋼合金


• 黃銅合金


• 鈷-鉻合金


• 鈦

• 基於聚酯的塑料


• 包模鑄造蠟

• ABS


• 聚碳酸酯(PC)


• 聚苯碸


• 彈性體

• 黏合的硬膏/硬膏複合物


• 彈性體


• 包模鑄造及直接澆鑄

材料成本（美金/磅）

塑料

$75-110

$25-60

$100

$115-185

 

金屬

 

$35-115

 

 

 

其他

 

鑄砂(foundry sand)：$5

 

 

• 澱粉：
  $0.35/立方英吋


• 硬膏
  $0.60/立方英吋


• +浸漬劑(infiltrant)

研究機構MarketsandMarkets近日發布報告指出，使用於3d印表機的材料，其市場規模在2018年將達4億美金。

研究機構MarketsandMarkets近日發布報告指出，使用於3d印表機的材料，其市場規模在2018年將達4億美金。

三維列印法的列印速度快、材料便宜且可列印全彩物件，但解析度有限、物件表面特性不足且易碎等是其缺點。
三維列印法是麻省理工學院（MIT）開發出的技術，原理與雷射燒結法（Laser sintering）類似，但以多通道噴墨頭（A）取代雷射，其示意圖如下：

3D印表機與快速原型化機（Rapid Prototyping Machine）的差別主要在於，其適合於辦公室或家庭使用、僅能製造較小的物件、通常易於使用、維護及操作成本較低、準確度較差、材料的選擇有限等。
簡單的說，3D印表機是一種低價、性能較不足的快速原型化機或加成式製造機，價格一般在美金500-20000元，而快速原型化機通常為美金60000元起跳。隨著機器價格的下降，組裝好的基本款熱塑壓出機大約美金500元就買的到，如果消費者願意買套組（kit）自行組裝，價格甚至可以down到美金300元左右。

3D列印技術中的熱塑壓出法，所佔空間小、安靜、具有一定的信賴度、可使用的材料多樣、價格便宜等是其優點，但速度慢、層與層之間的黏著較差、業餘機種的學習曲線長等是其缺點。
熱塑壓出法又稱為融合沉置模塑法（Fused Deposition Modeling），是目前最為廣泛使用的加成製造技術（Additive Fabrication Technology），成捲的塑膠線材A（Plastic filament supply coil）拉伸送至壓出噴嘴B（Extrusion nozzle），該噴嘴是架於機械載物台C（Mechanical stage）上，而可水平及垂直移動，但有的機種設計成機械載物台不動，以平台D（Table）移動。噴嘴加熱將塑料熔化（噴嘴並具有控制熔融塑料流動的機制），並依列印物件的幾何形狀噴射出熔融塑料的微小液滴，液滴在噴出後快速冷卻及硬化，並與下層材料結合，進而印出3D物件。

3D列印技術中的噴墨法，可以製得精細且準確的物件，但速度慢、機器設備昂貴及需要二次加工等是其缺點。
噴墨法主要分為熱量相變化噴墨法（Thermal phase change inkjet）及光致聚合物相變化噴墨法（Photopolymer phase change inkjet）等2種，分述如下。
熱量相變化噴墨法
此技術在過去亦稱為彈道顆粒製造法（Ballistic Particle Manufacturing，BPM），是由Solidscape公司（現為Stratasys公司所擁有）開發，其使用2個噴頭，1個供建造材料（Object material）用，1個供支撐材料（Support material）用，此技術是利用噴射出的液態或熔融態建造材料在冷卻後變為固體（即產生相變化）的特性來進行製造，其示意圖如下：

3D列印技術中的雷射燒結法，可以多種工程塑料及金屬製得零件，是製造航空及醫療零件的首選，但機器構造複雜且體積龐大、設備及材料昂貴等是其缺點。
3D列印技術中的雷射燒結法與光固化成形法（Stereolithography）在構造上類似，主要差別在於雷射燒結法的雷射是對光致聚合物（photopolymer）製成的緻密粉末實施曝光，而光固化成形法是對液態光致聚合物曝光。