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    積層製造是什麼?就是你知道的3D列印

    積層製造是工業4.0中很值得探討的技術,它能將高彈性帶入產品製程中,為製造業創造出新穎的商業模式,並讓產品更創新,它的進步為各個產業帶來許多影響,本文將帶您一起了解積層製造是什麼?

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    積層製造是什麼?

    積層製造就是我們常見的「3D列印」,指的是任何列印三維物體的過程,而積層製造為一個不斷添加的過程,透過電腦控制從下層疊加原料,可列印出任何形狀或幾何特徵,進而產生傳統加工方法無法製造的複雜形狀。

    積層製造的複雜度、成本、製程與時間,不同於一般傳統的製程方法差異是非常大的,隨著產品複雜度提高,在一般傳統製程中成本會相對提升,但積層製造是從無到有的製程,成本高低將取決於材料的用量,而在效率上隨著科技進步,新的技術能讓積層製造的製程從數小時降低至幾分鐘完成。

    其實在70年代後期已有出現許多3D列印的方法,最初的3D列印機昂貴、笨重且能列印出來的樣子十分有限,後來許多增量技術的投入,根據不同的工藝發展成擠壓型、金屬線路型、顆粒型、粉末噴墨針頭型、層積型與光聚合型。

    積層製造的優點

    • 合併零件:可設計單一複雜元件取代多個元件,減少組件中的數量。
    • 降低成本:零件可直接進行製造,不須進行任何其他加工。
    • 自由:積層製造不受傳統加工製造方法的限制,能結合並應用新規則的設計。
    • 客製化:能隨著工程師的想法進行製造,也能對生產製程提供快速反覆設計。
    • 輔助工具:積層製造製程可整合到現有的製程中,進而減少步驟、成本與上市時間。

    積層製造的應用

    從過去到現在3D列印已逐漸發展出許多商業模式,也能夠處理更多不同的材料,像是陶瓷、碳纖維、各種金屬或玻璃等,科技突破增加了3D列印的應用範疇,甚至有建商利用3D列印的技術打造出房子,不僅成本比傳統建造低,同時因為高密度與形狀特性,讓房子更加堅固。目前積層製造的技術仍在快速發展中,各產業都在針對不同的應用範疇進行拓展。

    客製化對於積層製造是一大優勢,也具備著龐大的潛能,目前牙醫已能透過裝置掃描客戶牙根的形狀,並用鈦與氧化鋯以3D列印的方式列印出來,打造高擬真複刻的牙齒,並能完全貼合牙齒的形狀。國外也有團隊利用現成的電子元件,結合3D列印的技術製作出成本較低的助聽器,幫助無法購買昂貴助聽器的人。

    除了上述這些案例,在醫療方面開始針對器官移植進行研究,目前已有透過3D列印製作出來的小型心臟,雖然還無法在人體上使用,但從此可得知未來隨著科技的進步,3D列印對我們生活將會產生極大的影響力。

    積層製造的難題

    雖然積層製造近幾年的發展快速,但當設計好的產品打印出來後,卻時常會因為缺乏工程能力或基礎科學認知,造成實體與想像中不太一樣,且無法真正達到功能上的目的,另外,在設備與材料上的昂貴成本是目前最大的難題,使製作出來的成品十分高價,這樣的問題可能會讓這個產業壽命無法長久。

    總結

    積層製造已應用在非常多的範圍中,並對人們的生活產生極大影響,甚至能改善醫療上遇到的窘境,這項技術的進步,除了帶來轉型的挑戰外,也能讓業務橫跨不同產業,提供更多產品及服務,進而提升產業競爭力,最重要的是它成功縮短了產業之間的距離。

    主圖photo by CTIMES

    參考網站 什麼是金屬製造? / oosga

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