加法製造：3D列印

 

文：Ludwig

過去大眾對製造的印象，多半停留於將原材料進行切割等「削減」的動作上，而3D列印（3D printing）卻恰恰顛覆了這個想像，它能在平面上一層層地將作品「疊加」出來，製造過程如變魔術般令人稱奇。

3D（立體）列印原本指的是在粉末狀的原材料上，用噴頭噴灑黏著劑，使指定位置的材料結合並定型的技術，過程中每噴過一層，就要重新鋪上粉末，直到成品製造完成，是「快速成型（Rapid prototyping , RP）」技術的一種，後來在大眾口中成為了所有快速成型技術的概稱。

走入大眾的視野

從1970年代開始，便有學者陸續投入快速成型的研究，不過因為專利申請的關係，快速成型技術難以普及，加上機器昂貴，很多廠商都不願碰觸。直到2008年後，一些快速成型的專利陸續過期，加上英國巴斯大學RepRap項目──自製3D印表機代碼開放計畫的推進，才讓3D列印開始在市場上逐步普及，更有人著手改良或研發新型技術，使3D列印的發展越來越炙手可熱。

目前普及度最高的是FDM式印表機，因為它操作上比較簡單，塑膠、樹脂等材料取得也相對容易，很受「創客（Maker）」的喜愛；光固化式印表機價格較為昂貴，但是精細度比FDM更高，經常被牙醫用來製作患者的牙齒模型；金屬列印的價格更為高昂，機台也比較大，多半使用雷射將金屬粉末黏結成型，比傳統的切割法耗材更少、速度更快，被用於生產金屬零件或飾品。

加法的可能性

3D列印的優點是逐一添加製作材料，和傳統作業比起來，少了很多的耗材，雖然在製作物品上會受到印表機大小的限制，但這仍不影響它成為諸多產業的新寵兒。

2015年英國的聖托馬斯醫院為一名女孩動了心臟手術，這位小小患者年僅2歲，由於心臟構造複雜，且患者年紀很小，醫院先掃描了她的心臟並列印立體模型，做足了術前討論和模擬，成功拯救女孩的性命。

由荷蘭數間公司合力推動的「里程碑計畫（Project Milestone）」，則致力於用3D列印打造一個小型住宅區，他們先是製作了一台大型的擠出式3D印表機，將水泥作為列印材料，一層一層地印出牆壁等架構，並保留了放置鋼筋的空間，以增加建築物強度。其中一間公司的經理表示，這項技術可以用來彌補當地泥水工短缺的問題，還提供了未來房屋客製化的可能，計畫的第一棟房子將於2019年落成。

過去的3D列印，大多使用塑膠、樹脂等堅固度不夠高的材料，所以大部分的製造業者只拿它來製作樣品，但隨著技術的發展和新材料的應用，碳纖維和金屬這些較為堅硬的材料也有了「列印」方法，使得汽車、飛機等製造商開始關注3D列印。

2018年，澳洲一家名叫Titomic的公司，克服了以往3D列印金屬會產生氧化反應，而必須在真空下印刷的問題，開發出有著巴士大小的金屬3D印表機，可以列印9公尺長的機翼。儘管公司坦承新方法印出來的金屬，可能沒有傳統的燒結式列印來得堅固，需要另外加工，但還是讓一家義大利造船廠起了興趣。

如今正是3D列印技術蓬勃發展的時期，美國高德納資訊公司調查顯示，2021年大約有3/4的飛機會使用3D列印零件，而全球百大消費用品企業中，有1/5會推出3D列印的客製化產品服務。

在3D列印的盛行下，製造的耗材和時間越來越短，這意味大量客製化的時代將要來臨，過量生產所造成的浪費情形也將逐漸減少。

或許有一天，我們還能自行列印出簡單的生活用品，到時候人類的消費文化將會和現在大不相同。