張瑋容╱北美智權報 編輯部

科技進步速度之快，快得令人無法想像。這一陣子3D列印話題相當火紅，什麼都可以立體的「印」出來，從最簡單的公仔、鏡框、手機保護殼，乃至自行車（圖一）、汽車（圖二）、醫療器材、槍枝、飛機零件，到人造臉（圖三）、器官（圖四）、骨骼……等統統可以用3D列印技術複製出來，什麼都能印，什麼都不奇怪。3D列印開始受到大家注意，始於 2012 年3月英國《經濟學人》(The Economist) 雜誌以「第三次工業革命」（The third industrial revolution）來預測這項技術將帶領人類進入「製造數位化」的時代，現有製造業的生態和生產方式將產生巨大轉變，接著美國《華爾街日報》與CNN等國際媒體相繼報導。是否造成第三次工業革命尚不可知，但已經可見小至個人工作室（圖五）、大至公司、園區、整個國家，在3D列印的領域裡產生源源不絕的創新能量與創意作品。

圖一、尼龍列印的3D腳踏車 Airbike  圖片來源：EADS

圖二、加拿大設計的 Urbee 3D列印油電混合車，時速最高可達113公里。
圖片來源：Urbee Car

圖三、醫生利用3D列印技術幫英國Eric Moger 重生因割除腫瘤而留下一個大洞的義臉  
圖片來源：theage.com.au

圖四、外科醫師 Anthony Atala 在2011年 TED 演講展示了一項未來可能用以解決器官捐贈問題的實驗初期成果：一個使用活細胞輸出可移植腎臟的 3D 印表機。
圖片來源：TED

圖五、只要有材料和3D印表機，個人工作室便可產出小量的創意作品
圖片來源：gizmag.com

3D列印議題 全球熱烈討論

3D列印最受人注目的推手莫過於美國總統歐巴馬，在今年2月發表的國情諮文中，焦點聚集提振經濟與創造就業機會等民生議題，其中一項便是在美國境內建設15座製造創新中心，首座便設在俄亥俄州專注研究3D列印技術，並「確保這波製造業革命發生在美國」（guarantee that the next revolution in manufacturing is Made in America）。呼應這項目標，第一屆中美製造業論壇將在美國南部舉行，同時也是第七屆亞洲製造業論壇年會和第三屆阿拉巴馬中國論壇，3D列印技術及新材料則是論壇一大重點，美國欲向中國製造業介紹美國的投資環境、爭取中國到美國投資。深圳市人民政府與數字中國聯合會也在今年3月31日共同主辦了 2013 中國（深圳）IT領袖峰會，其中一個子題便定為「3D製造：產業重構與消費革命」，就3D列印技術對製造業和社會的影響進行了討論。3D列印的話題，正在全球熱烈延燒。

根據統計，2011年3D列印的全球產值達17.14億美金，較前一年成長近30%，預估2019年市場將成長4倍，產業前景可期。PC製造商惠普在今日宣佈將與美國康乃狄克大學合作、借重大學研發技術並投資百萬美金，以成立全國最先進的3D列印創新中心及實驗室。國內工業技術研究院結合國內外材料、設備、應用等產學研30餘家廠商，以工研院雷射技術為平臺進軍3D列印產業，2012年於六甲院區舉行「雷射積層製造產業群聚」大會。而鴻海董事長郭台銘也要求各事業部主管深入研究 3D 列印技術與生產過程，在3D列印產品開發的下一步相當令人期待。

3D列印技術在30年前左右就已經開始，近期開始受到關注的原因來自技術的日漸成熟及新材料的開發。3D列印概念是指一種雷射積層製造製程技術，採用分層加工、疊加成形（Additive Manufacturing, AM）的方式將3D圖檔削切成一層一層的2D平面，再將2D平面堆疊起來的加工方式，逐層增加材料來生成3D實體，把立體物件列印出來。根據工研院2012年8月的電子報解釋，雷射積層製造製程技術原理「是透過高速掃描振鏡的照射，於預先鋪層的金屬粉末上，聚焦雷射光束於金屬粉末上進行粉末燒結，使金屬粉末達到其熔點，不斷地重複鋪粉與雷射燒結動作，逐層堆疊製成所設計之工件，可產生近似100%緻密度的成品。」。由於無需打模或機具加工便可從電腦繪圖軟體分析後列印出實體，比起過去必須開模再加工的技術，雷射積層製造大幅縮短了產品的製造週期，因此適合小量生產、客製化的產品。

3D列印普及 產業生態轉變

據國際研究暨顧問機構 Gartner公佈的《2012年新興技術發展週期（2012 Hype Cycle for Emerging Technologies）》報告，3D列印技術被預測仍至少五年後才可望從利基市場發展為成熟技術。而3D列印研究機構 Wohlers Associates 則認為3D列印市場會快速成長，2013年整體市場將達 65 億美元。3D列印的成熟在未來將逐漸影響全球製造業的產業生態，可能引發的趨勢如下：

1. 自行製造、少量生產
美國歐巴馬總統在今年發表的國情咨文中明確表示將發展3D列印技術，要將製造業留在美國，也因此美國小孩的小學工藝課就會開始納入 3D 印表機的相關課程內容，從初等教育就教導孩子們認知3D列印的生產流程。孩子們習得 3D列印觀念後，也許會引發自己創造玩具的新想法，只要教室或家裡有新材料和印表機可以列印，玩具不一定要去店面買。3D列印可自行製造、少量化生產，因此可以激發創意、活化美學設計，獨特、DIY的玩具或創意作品在未來可能才是王道。

2. 海外製造撤回、運輸業變革
3D列印的特性在於可自行生產製造，因此未來將有些產品如飾品、玩具、零件等，消費者可自行在電腦上下載產品設計圖，自行列印或到其他地方交印產品，因此位於海外的製造工廠及可能撤回國內及可能撤回國內；少了海外生產製造，貨物運輸業也可能受影響，畢竟庫存量降低，物流成本就會跟著下降。

3. 智慧財產權衍生問題
3D列印什麼都可以印，由於是立體實品，應是以專利來規範保護、而非著作權。然而3D印表機的技術其實就是快速成型，這樣的技術早在1980年代就已經出現，許多主要的專利（如熱溶解積壓成形 (Fused Deposition Modeling，FDM)）早已掌握在 Stratasys 或 3D Systems 等大廠手中，直到近幾年一些專利技術陸續到期，搭著新材料的出現，才讓更多人投入研發、引起熱潮。未來僅需下載設計圖檔便可列印產品，盜版問題仍會一直存在。

4. 3D列印人才需求增加
3D列印主要以雷射技術為基礎，列印機的製造、設備、列印所需的材料、3D列印軟體的開發等都會在市場成形後引爆一波波人才需求，金屬及樹脂材料、CAD/CAM/Autodesk等繪圖軟體相關人才將迫切需要，有意往這產業發展的人事可盡早取得相關技能或證照，盡早卡位。

3D 列印專利申請量大增

主要的3D列印技術（如熱溶解積壓成形）主要掌握在幾家大廠，從 USPTO 專利資料庫以 “3D Printing” 搜尋，共有327個相關專利；以 “additive manufacturing” 搜尋，共有259個相關專利。數量皆不在少數，先來看看美國 Stratasys、3D Systems 及德國EOS的專利及申請量（表一）。

專利一般從申請到公開需要最長達30個月（12個月優先權期限+18個月公開期限）的時間，因此統計數據可能稍有誤差。Stratasys 及 3D Systems的專利申請主要集中在「塑料成型」（plastic rapid prototyping）的技術（如下圖六），而德國 EOS 則以雷射燒結（laser sintering）技術。有趣的是，在 USPTO 上以關鍵字 “3D printing” 搜尋2001年至2013年4月中、已公開的專利申請量共有 784 個，而關鍵字 “additive manufacturing” 共有503項， “laser sintering” 加 “3D printing” 共有230項。對照上表已拿到的專利，每家大廠擁有不到 100 項的專利，就目前以公開專利的數量看來，預計兩三年後會通過大批的 3D 列印相關專利，屆時產業成形、新的商業模式也必定出現。

圖六、Stratasys 專利申請技術分佈（統計至2013年3月）     資料來源：上海情報服務平臺

逆勢成長 製造業生態多元化

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