3D列印是泡沫嗎? 看看最新的3D列印技術發展

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發表於 2018年12月10日 15:40*
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「圓的扁的都可以印,什麼都不奇怪!」隨著傳統製造業技術發展成熟已久,被視為突破以往的新式技法「積層製造技術」、又稱3D列印,近年一躍成為當紅炸子雞,尤其是金屬3D列印可直接應用於汽車、航太零組件、特殊水路工具、文創珠寶等民生消費產品。工研院的3D列印平台可列印之材料從塑膠到金屬,應用範圍不侷限於傳統模型打樣或翻模鑄造,已可直接製作功能性之商品與零組件。同時目前也針對客製化醫材及生物列印,如投入列印人工皮膚等相關研發。

3D列印無疑是這幾年世界各國努力的標的之一,在前幾年3D列印技術的應用應用範圍,大部分都是侷限在簡單的外觀設計,或者從平面列印到立體列印的標語,不過實際上只是單純的物品造型而已,並無實質作用,這只是其中一個原因,而且在3D列印問世之初,只能以塑膠材料進行列印,而且還有列印速度慢、成本高等缺點,因此令市場難以接受,《新聞週刊》甚至在2016年將3D列印評為噱頭一場。 不過隨著科技的進步,3D列印的生產速度更快成本更低,3D列印開始嶄露頭角,2017年Lawrence Livermore National Laboratory(勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室)的研究人員,宣布他們已經擁有研發3D列印不銹鋼零部件的方法。而3D列印鋼鐵的出現將會把現今的零件生產代到一個新的階段,從螺絲、螺帽這類型的零件到引擎、鋼板這類的設備,最後由上海Polymaker 以及意大利XEV 製造的LSEV 電動車於2018年宣布即將在一年內投入量產,而利用3D列印技術,製作一台汽車僅需3天,LSEV除了底盤、車窗以及座椅之外,所有的組件都是3D列印出來的。 3D金屬列印技術越來越進步,未來實現客製化製造不再是難事,甚至製作舊技術無法打造的複雜零件。 另外根據研調機構IDC報告顯示,2020年全球3D列印市場規模將達到354億美元,比2016年的159億美元規模還要再翻倍。從以上幾點我們就可以看到各界對於3D列印的期待以及努力,而本文將著重於3D列印未來的發展,將可以運用在何種層面、領域。

目前3D列印克服了以往的許多障礙,從最一開始的成本、速度到後來的金屬、精密零件,在今天甚至能夠獨立完成一部汽車從無到有幾乎全部的配備,不過在未來3D列印勢必會面臨更嚴苛更高標準的挑戰以及期待,近期最為關注的當然就是醫療領域。 3D列印是以堆疊的技術將立體圖檔,輸出成真實且立體的3D模型,電腦數據判斷與成像的精密度與醫療行業非常契合。如上下顎,各部位的骨頭以及牙齒等等,3D列印的相關應用於醫學因技術發展已日益成熟,目前普遍用於牙科以及復健科,3D列印目前在醫學的應用主要以手術輔助、手術修補物、輔具製作為主,相信未來將會扮演更重要的角色。 3D列印的案例多不可數,最一開始有幫助鳥類的鳥喙重建以及犀牛角復原的案例,前陣子也有顱顏整型手術成功的案例,顱骨不但會影響患者的容顏外貌之外,也會影響支撐整體骨架之對稱性及完整性,因此其重要度以及精密度非比尋常。傳統整型手術,外科醫師大多依據個人經驗,配合二維之電腦斷層影像來進行手術,牙齒或骨骼之體積大小大多由醫師根據經驗進行判斷,缺乏立體影像處理得出的結果。但是單憑醫師個人經驗和看法來進行手術,術後常常會發生醫師與病人意見相歧,甚至鬧上法院的新聞。

在未來,如果能夠將病患的斷層影像,在電腦上重組為3D的立體影像,並利用3D列印產生實體模型,使得醫師在進行各類手術之前,利用3D列印實體模型規劃手術路徑,甚至在病患進行手術前以模型開刀令病患了解術後的成果以及相關資訊,如此一來不僅外科醫師能了解自己的判斷,也能使病患以及家屬對整個手術規劃有更具體的瞭解,而此舉能夠大大降低家屬的疑慮以及後續的紛擾問題,而模型的推演亦可提升手術品質和成功率,這對病患術後的康復及手術整體都會帶來更高品質的服務。 隨著3D列印的材料越來越進步,未來的重點不只是輔助,而是取代所謂的器官,例如腎、眼角膜等等器官,目前在醫療領域遇到最大最多的問題,無疑是等待器官冗長的時間以及高昂的費用,有時候甚至有錢也買不到,不過在未來,如果3D列印能夠成功製造出足以取代器官的產品,那將會將我們的科技帶往下一個新的紀元,我們不需要耗費漫長的時間以及龐大的金錢,去等待遙遙無期的器官,只要損壞了3D列印可以快速的打造出新的,人體的一切不只是可以被替代,甚至是可以被進化被改造的,期待在未來技術成熟的一天,我們的生活以及身體可以更健康更完善。

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