漫談3D列印

刊登日期:2013/6/17
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全世界第一把使用3D列印技術製造出來的槍枝,成功在美國試射,這意味著未來只要家裡有一台3D列印機,人人都可以製造出具有殺傷力的武器,更讓人擔心的是,3D手槍全用塑膠打造,可以輕易通過機場的X光檢查,這項科技新技術,卻有可能成為各國防恐的新漏洞。3D列印的登場,將對個人與企業的創造能力產生重大影響,可能帶來新一波產業革命。

1995年麻省理工學院創造了「3D列印」術語。當時的畢業生Jim Bredt和Tim Anderson修改了噴墨印表機的設定,將受制約的溶劑改擠壓到粉末床,而不是將墨水擠壓在紙張上。該項技術專利後來衍生出現在的3D列印企業-Z公司(Bredt和Anderson創立)和ExOne公司。利用3D列印技術可以簡單且快速地製作立體造形物-此項技術以數位模型電腦檔為基礎,利用CAD(電腦輔助設計)將複雜形狀的立體物數據化,透過逐層列印的方式,製造造形物。

傳統製作模型的方法,往往需耗時數日,甚至數週。利用3D列印技術可大幅縮短原型的製作時間,只需1小時即可完成智慧手機蓋,當然,對於大型造形物所需時間較長,但最快僅需一天即可完成自行車車架等大型物體。客製化、高設計性與交貨期限短為3D列印的三大特色。

3D列印的基礎技術主要有三種,其個別的特點如下所述:
1. 壓出式的積層:由細孔噴嘴中擠出混練的樹脂材料,逐層建構成形。
- 使用混練樹脂材料。
- 持久性佳,可應用於實際使用的零組件製作。
- 可製作有表面高度差的物品。
2. 噴射成形:樹脂經噴射製程立體化
- 使用粒狀樹脂。
- 使用微粒樹脂原料,製作物表面光滑。
- 多樣化色彩,亦可製作透明物。
3. 立體光硬化:使用雷射光硬化液狀樹脂。
- 使用液狀樹脂。
- 具高精密度,可應用於精細且透明的零組件。
- 因有液體貯槽,設備體積較大。

3D列印可使用單一或結合不同的技術,以不同的層建構方法與材料製造造形物(表一)。例如:利用熔化的可塑性材料的選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering;SLS)與熔融沈積成型(Fused Deposition Modeling;FDM);利用液體材料的立體平板印刷(Sterolithography;SLA)與分層實體製造(Laminated Object Manufacturing;LOM)。不同技術各有其優缺點,一般而言,主要的考慮因素是----以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

表三、3D列印的應用

編譯:李守仁 /健行科技大學;白立文/工研院材化所
★完整檔案內容請見下方附檔。


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