小辞典──3D打印
3D打印（3D printing），又称积层制造（Additive Manufacturing，AM），是一种以数字模型档案为基础，直接制造几乎任意形状三维实体的技术。3D打印采用数字技术材料打印机，先透过计算机辅助设计或计算机动画建模，将建成的三维模型分割成逐层的截面后，打印机透过逐层堆栈累积的方式，用液体状、粉状或片状的金属或塑料等可黏合材料，将这些截面逐层地打印出来，从而制造出一个实体。
3D打印技术在珠宝、鞋类、建筑、汽车、航天工业、设计工程和施工、牙科和医疗产业、地理信息系统、土木工程、枪枝以及其它领域都有所应用。
引领制造业的革命，「3D打印」成为全球的热门议题。图为设计师的3D打印作品。数可科技提供
现代化的工业社会可以大量制造（Mass Production），例如，IKEA做出一批又一批漂亮的家具，全世界的人只要走进连锁卖场，就能买到质量相同的产品，把客厅布置得跟地球另一端的瑞典一模一样。然而，十几年来，工程师和设计师超乎想象的设计和应用，即将打破传统制造业的思维！
2013年8月，英国阿什穆尔博物馆（Ashmolean Museum）展出一把1683年制的史特拉第瓦里小提琴。Getty Images
自造者时代来临
引领制造业革命
引领制造业的革命，「3D打印」成为全球的热门议题。
2012年初，欧巴马团队看到「自造者运动」（Maker movement）的潜力，计划未来四年内将自造空间带进校园，在学校安装3D打印机和雷射切割机等数字生产设备，进一步带起了3D打印的风潮。
全球畅销书《长尾理论》（The Long Tail）作者克里斯‧安德森（Chris Anderson），2013年出版《自造者时代──启动人人制造的第三次工业革命》（Makers: The New Industrial Revolution），并辞去《联机》杂志（Wired）长达11年的总编辑职务，全职担任他所创的3D Robotics执行长，自言是个「追逐创业梦想的机会」，震撼了全美科技业。
《时代》周刊将3D打印产业视为「美国十大成长最快的工业」。英国《经济学人》（The Economist）杂志在14个月内，以二次封面故事的规格，预告它将掀起第三波工业革命，是制造业的大未来。
《经济学人》2011年2月号的封面故事，以「Print me a Stradivarius」（印给我一个史特拉第瓦里小提琴）为主标，吸引全球目光。17世纪的弦乐器制造师安东尼奥‧史特拉第瓦里（Antonio Stradivari，1644～1737年），被认为是历史上最伟大的弦乐器（包括小提琴、中提琴、大提琴、吉他及竖琴等）制造师之一，他制作的小提琴如今已成为珍宝。历史学家估计史特拉第瓦里制作的乐器总数超过1,101件，而其中至少有650件留存至今。德国EOS公司（Electro Optical Systems）依史特拉第瓦里小提琴的规格，3D打印出小提琴零件，再由德国制琴专家组装而成。精密的乐器零件都可以打印出来，制造的科技无疑可能改变世界。
3D打印手枪曾引发道德争议。Getty Images
甚么是3D打印？
航天、武器、医疗用途将无所不能
过去，我们透过打印机，复印一份文件或一张图片；现在，透过3D打印的数字制造技术，可以快速「复制立体对象」。
简单来说，3D打印就是用积层制造（additive manufacturing）的方式，从机器端一层一层射出打印，打造立体的物件。
3D打印技术能够打造微小精致的对象。数可科技提供
台湾第一家3D打印公司──数可科技，十几年前已开始专业运用3D打印在各个领域。协理温唯丞谈道：「以前它叫RP（Rapid Prototyping），是《经济学人》给它3D printing这个名词。」
3D打印机，市面上大概分为六种，原理各有不同。记得2013年一则热门的新闻吗？一名25岁的美国学生威尔森（Cody Wilson），开发全球首款利用3D打印制造的左轮手枪并试射成功，其中包括16个3D打印制造的零件。这款用最便宜的3D打印机器──热熔方式制作的手枪，竟然可以躲过机场的安检搜查，引发关于「打印武器」社会伦理的相关讨论。
3D打印的范围无远弗届，根据最新一期《Army Technology》杂志介绍，美国军方正在研究利用3D技术打印导弹弹头、舰艇零件等武器装备，未来将把技术应用到后勤保障和伤员救治。在台湾，已具体运用3D打印技术的航天制造领域，金属材料在做有弧度、曲面的器具时，常常需要削切百分之八十、九十的材料，十分浪费。有了3D打印之后，用「加法」取代传统的「减法」制作，减少很多不必要的浪费。精准的加法制造，是3D打印突出的制造模式，打破了传统设计与组装的思维。
数可科技用3D打印技术为李安《少年Pi的奇幻漂流》打造的模型。数可科技提供
除了工业工具、航天、汽车、建筑、武器，医疗用途是3D打印不断突破的领域。从血管、肾脏、头盖骨乃至视网膜，都在科学家的实验室里不断研发。据2014年哈佛大学Wyss生物启发工程研究所，发表在学术期刊《Advanced Materials》的研究，3D打印出的人造血管组织，不再只能待在实验室的温室，并可用于新药测试。这是3D打印血管的一大突破。
然而，除了打印人工细胞、组织和缩小的器官外，甚么时候3D打印才能印出一颗真正有用的器官呢？除了材料，甚至还有法律问题需要解决，部分科学家认为10到15年之内，都将难以突破。
小量生产
客制化你我的生活
3D打印之所以被视为第三次工业革命，是因为它颠覆第二次工业革命追求的大量化、效率化，逐渐走向个性化、社群化。
3D打印机器，可以创作常规技术无法实现的形状，想制作甚么形状都可以，也就是达到「客制化」的需求。例如，牙医可以针对病人量身订制牙冠，运动员可以享受为双脚订制的慢跑鞋。
大量制造的时代，设计师生产一样产品，要先画设计图，制模、开模之后，交给工厂大量制作，至少必须花费一、两个月的时间，所费不赀。现在，只要在计算机上绘出3D图，透过喷头将尼龙或塑材打印出来，几个小时之后，就能完成一件产品。
温唯丞举了个有趣的例子：「李安拍《少年Pi的奇幻漂流》时，他的美术团队有来找我们，电影里的一些道具就是用数可的3D打印机器做出来的，只是大部分报导的都是造浪机等大的模型，比较少去关注小模型。像海上的那一艘船，上面的铆钉和钩子我们都做得非常仔细。当初我们只花了不到一个礼拜的时间就交件了，他们觉得很惊讶。后来我才了解，好莱坞真正用到3D打印的机会实在太少了，几乎所有的模型都是手工制作，所以模型师的薪水一个月高达十几万、二十万。他们看到这个东西说，如果大量使用，很多人将会失去工作。3D打印真的可以取代某一些量产的东西和手工的东西。」
小量生产得以节省大规模的资源，高科技又低成本，小资本却能成大事。作为运用3D打印机的「自造者」，可以创意生产属于自己的东西。与传统制造不同的是，不需要量产，却可以打造世界。
数可科技印制尼龙的3D打印机台。数可科技提供
设计师3D打印作品。数可科技提供
台湾制造业的机会？
走向人人制造的时代
然而3D打印绝非没有局限，最大的局限是材料。从金属材料开发至今约莫只有六、七年的时间，已成为3D打印最大的发展之一。全球前十大金属3D打印制造商都来自欧洲，其中以德国的EOS最大。而从制造发展的角度来看，3D打印技术能够解决传统制造业不能解决的技术难题；但是，传统制造业擅长的批量化、规模化的生产，同时也是3D打印的短处。
在3D打印的热潮中，台湾的机会在哪里？将台湾产业推向高端制造，而非持续的低价竞争，将是未来的期许。可以预见的是，3D打印不会让大量制造消失，却可以提供制造业一条新的路径。
2008年金融海啸时，丹麦的「乐高积木」（LEGO）在不增加人力、不增加工时、不增加设备的情况下，却能够增加产能，他们是怎么达成的？就是改变模具，用3D打印等数字的新式模具提高产能，同时提升质量，减少不良率。
数可科技曾有一位做车灯导光条的顾客，用传统模具制作导光条需要600秒，因为必须等到冷却之后，确定不会变形才可以脱模。采用3D打印技术制作模具，模拟出来只需要220秒，节省了超过一半的时间。于是，该公司决定花200万，使用3D打印制作模具。没想到实际制作出来后效果更好，只需要150秒的制作时间，大大减少成本，不仅产能是从前的四倍，甚至连质量都提高了。
运用3D打印等数字生产技术，设计师挑战过去的设计思维，制造业做出更有效率的模具，医疗业迈向更精密、更个人化，将是未来创新的机会。
温唯丞谈道，美国已有很多产业用3D打印进行工业化生产，台湾目前仍是桌上型器材较多。「不是买了机器就会用，从一开始的设计、画3D图、生产到最后处理，一整个生产链都需要跟上。3D打印只是一种技术，重要的是怎么把它发挥到不一样的、更适合的地方。」
人人都在谈3D打印，资本市场更是敏感，2012年以来，3D概念股更是不断上涨。诚然，真正改变的，除了是3D打印技术，更是思维模式。3D打印是一种不能忽略的革命性工具，将迈向的是「人人制造」的未来时代。
相关文章:
