加法制造：3D列印

 

文：Ludwig

过去大众对制造的印象，多半停留于将原材料进行切割等「削减」的动作上，而3D列印（3D printing）却恰恰颠覆了这个想像，它能在平面上一层层地将作品「叠加」出来，制造过程如变魔术般令人称奇。

3D（立体）列印原本指的是在粉末状的原材料上，用喷头喷洒黏着剂，使指定位置的材料结合并定型的技术，过程中每喷过一层，就要重新铺上粉末，直到成品制造完成，是「快速成型（Rapid prototyping , RP）」技术的一种，后来在大众口中成为了所有快速成型技术的概称。

走入大众的视野

从1970年代开始，便有学者陆续投入快速成型的研究，不过因为专利申请的关系，快速成型技术难以普及，加上机器昂贵，很多厂商都不愿碰触。直到2008年后，一些快速成型的专利陆续过期，加上英国巴斯大学RepRap项目──自制3D印表机代码开放计画的推进，才让3D列印开始在市场上逐步普及，更有人着手改良或研发新型技术，使3D列印的发展越来越炙手可热。

目前普及度最高的是FDM式印表机，因为它操作上比较简单，塑胶、树脂等材料取得也相对容易，很受「创客（Maker）」的喜爱；光固化式印表机价格较为昂贵，但是精细度比FDM更高，经常被牙医用来制作患者的牙齿模型；金属列印的价格更为高昂，机台也比较大，多半使用雷射将金属粉末黏结成型，比传统的切割法耗材更少、速度更快，被用于生产金属零件或饰品。

加法的可能性

3D列印的优点是逐一添加制作材料，和传统作业比起来，少了很多的耗材，虽然在制作物品上会受到印表机大小的限制，但这仍不影响它成为诸多产业的新宠儿。

2015年英国的圣托马斯医院为一名女孩动了心脏手术，这位小小患者年仅2岁，由于心脏构造复杂，且患者年纪很小，医院先扫描了她的心脏并列印立体模型，做足了术前讨论和模拟，成功拯救女孩的性命。

由荷兰数间公司合力推动的「里程碑计画（Project Milestone）」，则致力于用3D列印打造一个小型住宅区，他们先是制作了一台大型的挤出式3D印表机，将水泥作为列印材料，一层一层地印出墙壁等架构，并保留了放置钢筋的空间，以增加建筑物强度。其中一间公司的经理表示，这项技术可以用来弥补当地泥水工短缺的问题，还提供了未来房屋客制化的可能，计画的第一栋房子将于2019年落成。

过去的3D列印，大多使用塑胶、树脂等坚固度不够高的材料，所以大部分的制造业者只拿它来制作样品，但随着技术的发展和新材料的应用，碳纤维和金属这些较为坚硬的材料也有了「列印」方法，使得汽车、飞机等制造商开始关注3D列印。

2018年，澳洲一家名叫Titomic的公司，克服了以往3D列印金属会产生氧化反应，而必须在真空下印刷的问题，开发出有着巴士大小的金属3D印表机，可以列印9公尺长的机翼。尽管公司坦承新方法印出来的金属，可能没有传统的烧结式列印来得坚固，需要另外加工，但还是让一家义大利造船厂起了兴趣。

如今正是3D列印技术蓬勃发展的时期，美国高德纳资讯公司调查显示，2021年大约有3/4的飞机会使用3D列印零件，而全球百大消费用品企业中，有1/5会推出3D列印的客制化产品服务。

在3D列印的盛行下，制造的耗材和时间越来越短，这意味大量客制化的时代将要来临，过量生产所造成的浪费情形也将逐渐减少。

或许有一天，我们还能自行列印出简单的生活用品，到时候人类的消费文化将会和现在大不相同。