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3D列印引爆直接製造革命產業論壇會後報導(上)
CTIMES技術論壇

【作者: 王岫晨】   2014年07月25日 星期五

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個人化3D列印必須有直接數位製造(DDM)在背後支持,才能將創意快速帶入市場。未來,DDM將從醫材、模具、汽車等產業切入,不斷擴大客製化應用市場,成為創造高價值的生產模式。這對傳統製造業來說,是升級的機會,也是個遭洗牌退場的挑戰。


台灣為全球製造重鎮,不該自外於這波變革的潮流。為協助國人掌握從3D列印到DDM的個人化製造趨勢,CTIMES特邀光電協進會一同舉辦產業論壇,一同推動台灣產業加值及升級。


材料剛柔並濟 3D列印實現更多可能性

3D列印在應用上,儘管仍存在著一定程度的限制,然而其立即列印,立即使用的便利性,仍吸引了來越多廠商積極投入3D列印市場。


圖一 :   通業技研謝奇晉經理指出,Stratasys擁有一系列柔性與剛性材料,客戶可實現更多的材料組合。
圖一 : 通業技研謝奇晉經理指出,Stratasys擁有一系列柔性與剛性材料,客戶可實現更多的材料組合。

事實上,目前3D列印最大的問題點,就在於無法量產、更無法取代傳統模具廠。而且3D列印因為無法進行量產,使得成本難以壓低,例如列印一個產品與列印 1000個產品,其單一成本都是一樣的。無法量產,是3D列印的致命傷,然而這卻也正是3D列印的最大優勢。因為3D列印而出就是最終的成品,對於原型設 計與試製品等用途,都非常適合透過3D列印來製作。


通業技研謝奇晉經理指出,正因為各種相關應用越來越仰賴3D列印,這使得列印工具本身也必須同步進化。例如加入更多色彩,或者更多不同特性的列印材料,讓所印出的產品不再死板,而是具有更多不同應用的可能性。


例如3D列印解決方案供應商Stratasys不久前就發表了一款Objet500 Connex3列印機,這是一部可將彩色與多材料3D列印技術相結合的3D印表機。特別的是這部印表機可以混合使用剛性、柔性、透明及不透明顏色,為客戶 提供多種實用功能,並將3D列印的產品設計提升到新的高度。透過擴展可選材料的範圍,可協助客戶加快工作流程,並提高工作效率。


Stratasys最特別的地方,在於擁有一系列柔性與剛性材料。包括數百種彩色類橡膠材料,及多種剛性材料,都可以與Stratasys現有的材料結合使用,客戶可在一次 性列印過程中,實現更多的材料組合,包括柔性、剛性、半透明及不透明顏色的各種組合。例如客戶可以使用流行的灰色,還能用各種明豔色彩製作出反映真實產品 顏色的元件。這些特性也使得這款3D列印機成為醫療、汽車、消費品等行業的理想選擇。


3D列印希望帶給使用者的,無非就是快速完成原型設計。透過這些材料的組合,使用者可以無需手動組裝,就能以單一步驟的列印,生產出完整的產品。與此同時,設 計師們可以在產品加工之前,多次驗證產品設計,來實現對產品的最佳化,降低加工成本,並縮短開發週期,加速產品上市。(王岫晨)


3D建模難如上青天? RS力推直觀建模工具

仔細觀察3D印表機的機身,通常都是簡單幾個按鍵,訴求更為簡易的操作。不過探究其最主要的原因會發現,3D列印的門檻不在於列印本身,而是在於CAD模型的取得。只要有了CAD模型,通常只要一個按鈕或做些簡易設定,3D印表機就能接手剩下的列印工作。


圖二 :   RS亞太區行銷經理李國豪指出,3D列印最關鍵點,仍然在於獲取模型與編輯數據。
圖二 : RS亞太區行銷經理李國豪指出,3D列印最關鍵點,仍然在於獲取模型與編輯數據。

只不過問題來了,要操作CAD軟體可不是件簡單的事。通常沒有CAD經驗的使用者,平均得花至少半年的時間來學習相關的軟體。RS亞太區行銷經理李國豪指出,要完成3D列印,從獲取CAD模型、編輯模型數據,到列印模型成品,三個過程都不可馬虎,然而最關鍵點仍然在於前兩項的獲取模型與編輯數據。


獲取3D模型,最快的方式是透過掃瞄。例如3D Systems的感應3D掃描器,可以掃描最大3立方米的物體,擁有多樣化的掃描範圍,並適合各種物體的自動優化設置。最大特色在於手持的行動性,讓使用 者可隨時隨地自由掃描,而物體自動識別功能則能從複雜的背景中,準確提取出目標物。


在獲取了模型數據之後,下一部就是要進行數據的編輯。面對建模的問題,RS推出了更直覺式的建模工具,讓使用者可以直觀地建立模型,例如從3D模型庫網站把CAD檔直接輸入到DesignSpark Mechanical建模軟體工具上,並快速導出成為3D印表機的STL文件。這種直觀建模工具,透過幾個簡單的指令即可進行操作,既使是非精通CAD的專業工程師,也能輕鬆進行幾何創建,省去學習CAD所需要的漫長時間。並配合完整的3D模型庫,讓3D建模的過程能夠更快速完成。


李國豪說,RS推出這些全新的建模工具,並非想要取代CAD,而是提供一個不同於以往,且更便捷的工具給工程師使用。目前RS也與Traceparts推出 免費線上3D模型數據庫,超過100多萬種型號的工業模型數據,20多種CAD文件格式,讓工程師能更專注於設計的本身,而非花時間在擷取模型數據上。(王岫晨)


3D列印創造新設計 金屬材料成趨勢

自去年開始,3D列印在台灣捲起一股風潮,不少知名大廠加入這個產業,讓 人對於3D列印更增添了許多的期待。隨著近一年來的發展,3D列印也有了較清楚的輪廓,國立台灣科技大學機械系副教授鄭逸琳指出,3D列印將會對傳統的供應鏈帶來許多衝擊與革命,並且在設計上加入更多的可行性。


圖三 :  國立台灣科技大學機械系副教授鄭逸琳指出,3D列印將會對傳統的供應鏈帶來許多衝擊與革命,並且在設計上加入更多的可行性。
圖三 : 國立台灣科技大學機械系副教授鄭逸琳指出,3D列印將會對傳統的供應鏈帶來許多衝擊與革命,並且在設計上加入更多的可行性。

3D列印或者說是積層製造(Additive Manufacturing, AM)實現了數位直接製造的可能性,讓過去難以用傳統製造方式做出來的複雜設計,如今可靠著層層堆疊的方式成形。3D列印的好處不外乎是節省成本、個人化、客製化、並且能夠快速做出原型,除此之外,鄭逸琳指出,3D列印能夠實現更輕量化的設計,同時又保有產品或零件的結構性及強度,這對於航太、汽車等產 業而言,是極為重要的優勢,因輕量化代表能夠減少燃料的使用。


不過依現況來看,3D列印直接應用在航太或汽車產業中的,大多在功能件的部分,若要用在渦輪、葉片等主要零件中,目前還處於較前瞻性的研究上,實際上還不可行。鄭逸琳表示,主要原因仍在於需要一些時間讓相關技術更為成熟,且認證也是一大門檻。


而若真要3D列印來達到直接製造,並且應用在航太、汽車等產業當中,鄭逸琳表示,那麼在材料上的選擇就相當重要,而金屬將會是未來的趨勢。對此,她指出目前在各國的發展現況,歐洲由於在金屬材料方面的3D列印著墨已久,因此技術累積深厚,而美國目前現有技術大多掌握在3D System手中;至於日本,過去較為專注在樹脂及塑膠材料上,但近來也看到數位製造的可能性及未來趨勢,因此也投入大量資金在金屬方面。


3D列印被視為是第三次的工業革命,也因此對於傳統製造產業帶來許多的衝擊,儘管3D列印在大量生產上,速度與成本不敵傳統製造業,但是鄭逸琳指出,對於後裝 市場,例如汽車零件備品未來就有可能交與3D列印,而台灣有很多的廠商都從事這方面的製造,「雖不會一次性地取代這些產業,但仍是會造成不小的影響,」因此廠商必須要清楚知道技術或應用端的發展,以便能有因應的辦法。(丁于珊)


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