小辭典──3D列印
3D列印（3D printing），又稱積層製造（Additive Manufacturing，AM），是一種以數位模型檔案為基礎，直接製造幾乎任意形狀三維實體的技術。3D列印採用數位技術材料列印機，先透過電腦輔助設計或電腦動畫建模，將建成的三維模型分割成逐層的截面後，列印機透過逐層堆疊累積的方式，用液體狀、粉狀或片狀的金屬或塑料等可黏合材料，將這些截面逐層地列印出來，從而製造出一個實體。
3D列印技術在珠寶、鞋類、建築、汽車、航太工業、設計工程和施工、牙科和醫療產業、地理資訊系統、土木工程、槍枝以及其他領域都有所應用。
引領製造業的革命，「3D列印」成為全球的熱門議題。圖為設計師的3D列印作品。數可科技提供
現代化的工業社會可以大量製造（Mass Production），例如，IKEA做出一批又一批漂亮的家具，全世界的人只要走進連鎖賣場，就能買到品質相同的產品，把客廳布置得跟地球另一端的瑞典一模一樣。然而，十幾年來，工程師和設計師超乎想像的設計和應用，即將打破傳統製造業的思維！
2013年8月，英國阿什莫爾博物館（Ashmolean Museum）展出一把1683年製的史特拉第瓦里小提琴。Getty Images
自造者時代來臨
引領製造業革命
引領製造業的革命，「3D列印」成為全球的熱門議題。
2012年初，歐巴馬團隊看到「自造者運動」（Maker movement）的潛力，計畫未來四年內將自造空間帶進校園，在學校安裝3D印表機和雷射切割機等數位生產設備，進一步帶起了3D列印的風潮。
全球暢銷書《長尾理論》（The Long Tail）作者克里斯‧安德森（Chris Anderson），2013年出版《自造者時代──啟動人人製造的第三次工業革命》（Makers: The New Industrial Revolution），並辭去《連線》雜誌（Wired）長達11年的總編輯職務，全職擔任他所創的3D Robotics執行長，自言是個「追逐創業夢想的機會」，震撼了全美科技業。
《時代》週刊將3D列印產業視為「美國十大成長最快的工業」。英國《經濟學人》（The Economist）雜誌在14個月內，以二次封面故事的規格，預告它將掀起第三波工業革命，是製造業的大未來。
《經濟學人》2011年2月號的封面故事，以「Print me a Stradivarius」（印給我一個史特拉第瓦里小提琴）為主標，吸引全球目光。17世紀的弦樂器製造師安東尼奧‧史特拉第瓦里（Antonio Stradivari，1644～1737年），被認為是歷史上最偉大的弦樂器（包括小提琴、中提琴、大提琴、吉他及豎琴等）製造師之一，他製作的小提琴如今已成為珍寶。歷史學家估計史特拉第瓦里製作的樂器總數超過1,101件，而其中至少有650件留存至今。德國EOS公司（Electro Optical Systems）依史特拉第瓦里小提琴的規格，3D列印出小提琴零件，再由德國製琴專家組裝而成。精密的樂器零件都可以列印出來，製造的科技無疑可能改變世界。
3D列印手槍曾引發道德爭議。Getty Images
甚麼是3D列印？
航太、武器、醫療用途將無所不能
過去，我們透過印表機，複印一份文件或一張圖片；現在，透過3D列印的數位製造技術，可以快速「複製立體物件」。
簡單來說，3D列印就是用積層製造（additive manufacturing）的方式，從機器端一層一層射出打印，打造立體的物件。
3D列印技術能夠打造微小精緻的物件。數可科技提供
台灣第一家3D列印公司──數可科技，十幾年前已開始專業運用3D列印在各個領域。協理溫唯丞談道：「以前它叫RP（Rapid Prototyping），是《經濟學人》給它3D printing這個名詞。」
3D列印機，市面上大概分為六種，原理各有不同。記得2013年一則熱門的新聞嗎？一名25歲的美國學生威爾森（Cody Wilson），開發全球首款利用3D列印製造的左輪手槍並試射成功，其中包括16個3D列印製造的零件。這款用最便宜的3D列印機器──熱熔方式製作的手槍，竟然可以躲過機場的安檢搜查，引發關於「列印武器」社會倫理的相關討論。
3D列印的範圍無遠弗屆，根據最新一期《Army Technology》雜誌介紹，美國軍方正在研究利用3D技術列印導彈彈頭、艦艇零件等武器裝備，未來將把技術應用到後勤保障和傷患救治。在台灣，已具體運用3D列印技術的航太製造領域，金屬材料在做有弧度、曲面的器具時，常常需要削切百分之八十、九十的材料，十分浪費。有了3D列印之後，用「加法」取代傳統的「減法」製作，減少很多不必要的浪費。精準的加法製造，是3D列印突出的製造模式，打破了傳統設計與組裝的思維。
數可科技用3D列印技術為李安《少年Pi的奇幻漂流》打造的模型。數可科技提供
除了工業工具、航太、汽車、建築、武器，醫療用途是3D列印不斷突破的領域。從血管、腎臟、頭蓋骨乃至視網膜，都在科學家的實驗室裡不斷研發。據2014年哈佛大學Wyss生物啟發工程研究所，發表在學術期刊《Advanced Materials》的研究，3D列印出的人造血管組織，不再只能待在實驗室的溫室，並可用於新藥測試。這是3D列印血管的一大突破。
然而，除了列印人工細胞、組織和縮小的器官外，甚麼時候3D列印才能印出一顆真正有用的器官呢？除了材料，甚至還有法律問題需要解決，部分科學家認為10到15年之內，都將難以突破。
小量生產
客製化你我的生活
3D列印之所以被視為第三次工業革命，是因為它顛覆第二次工業革命追求的大量化、效率化，逐漸走向個性化、社群化。
3D列印機器，可以創作常規技術無法實現的形狀，想製作甚麼形狀都可以，也就是達到「客製化」的需求。例如，牙醫可以針對病人量身訂製牙冠，運動員可以享受為雙腳訂製的慢跑鞋。
大量製造的時代，設計師生產一樣產品，要先畫設計圖，製模、開模之後，交給工廠大量製作，至少必須花費一、兩個月的時間，所費不貲。現在，只要在電腦上繪出3D圖，透過噴頭將尼龍或塑材列印出來，幾個小時之後，就能完成一件產品。
溫唯丞舉了個有趣的例子：「李安拍《少年Pi的奇幻漂流》時，他的美術團隊有來找我們，電影裡的一些道具就是用數可的3D列印機器做出來的，只是大部分報導的都是造浪機等大的模型，比較少去關注小模型。像海上的那一艘船，上面的鉚釘和鉤子我們都做得非常仔細。當初我們只花了不到一個禮拜的時間就交件了，他們覺得很驚訝。後來我才了解，好萊塢真正用到3D列印的機會實在太少了，幾乎所有的模型都是手工製作，所以模型師的薪水一個月高達十幾萬、二十萬。他們看到這個東西說，如果大量使用，很多人將會失去工作。3D列印真的可以取代某一些量產的東西和手工的東西。」
小量生產得以節省大規模的資源，高科技又低成本，小資本卻能成大事。作為運用3D印表機的「自造者」，可以創意生產屬於自己的東西。與傳統製造不同的是，不需要量產，卻可以打造世界。
數可科技印製尼龍的3D列印機台。數可科技提供
設計師3D列印作品。數可科技提供
台灣製造業的機會？
走向人人製造的時代
然而3D列印絕非沒有局限，最大的局限是材料。從金屬材料開發至今約莫只有六、七年的時間，已成為3D列印最大的發展之一。全球前十大金屬3D列印製造商都來自歐洲，其中以德國的EOS最大。而從製造發展的角度來看，3D列印技術能夠解決傳統製造業不能解決的技術難題；但是，傳統製造業擅長的批量化、規模化的生產，同時也是3D列印的短處。
在3D列印的熱潮中，台灣的機會在哪裡？將台灣產業推向高端製造，而非持續的低價競爭，將是未來的期許。可以預見的是，3D列印不會讓大量製造消失，卻可以提供製造業一條新的路徑。
2008年金融海嘯時，丹麥的「樂高積木」（LEGO）在不增加人力、不增加工時、不增加設備的情況下，卻能夠增加產能，他們是怎麼達成的？就是改變模具，用3D列印等數位的新式模具提高產能，同時提升品質，減少不良率。
數可科技曾有一位做車燈導光條的顧客，用傳統模具製作導光條需要600秒，因為必須等到冷卻之後，確定不會變形才可以脫模。採用3D列印技術製作模具，模擬出來只需要220秒，節省了超過一半的時間。於是，該公司決定花200萬，使用3D列印製作模具。沒想到實際製作出來後效果更好，只需要150秒的製作時間，大大減少成本，不僅產能是從前的四倍，甚至連品質都提高了。
運用3D列印等數位生產技術，設計師挑戰過去的設計思維，製造業做出更有效率的模具，醫療業邁向更精密、更個人化，將是未來創新的機會。
溫唯丞談道，美國已有很多產業用3D列印進行工業化生產，台灣目前仍是桌上型器材較多。「不是買了機器就會用，從一開始的設計、畫3D圖、生產到最後處理，一整個生產鏈都需要跟上。3D列印只是一種技術，重要的是怎麼把它發揮到不一樣的、更適合的地方。」
人人都在談3D列印，資本市場更是敏感，2012年以來，3D概念股更是不斷上漲。誠然，真正改變的，除了是3D列印技術，更是思維模式。3D列印是一種不能忽略的革命性工具，將邁向的是「人人製造」的未來時代。
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