3D列印(積層製造)產業發展現況分析

 

刊登日期:2015/10/5
  • 字級

本文介紹 3D列印的定義、特色與七項製程技術。分析 3D列印未來市場發展趨勢,發現部分市調廠商對於未來年成長率的估計太樂觀。3D列印的應用越來越多,在航太應用的部分,奇異航空已經使用 3D列印技術製造飛機引擎關鍵零組件。分析台灣廠商投入 3D列印產業的現況,3D列印產業面臨的挑戰。

3D列印七項製程技術
3D列印的概念原本有許多名稱,例如快速原型(RP)/快速製造(RM)/3DP 等說法。2009年美國材料試驗協會(ASTM)將眾多名詞正名為積層製造,並成立技術委員會訂定其相關標準。美國材料試驗協會綜合研究學者將 3D列印技術分成七大類型,包含:光聚合固化(VP)、材料噴塗成型(MJ)、黏著劑噴塗成型(BJ)、材料擠製成型(ME)、粉床熔化成型(PBF)、疊層製造成型(SL)與直接能量沉積(DED),每一項技術的定義如表一所示。

2015年3D列印市場成長率將修正,年成長率切勿太過樂觀
今年(2015)以來,3D列印產業雙雄(3D Systems與Stratasys)的股價大幅下滑,幾乎回到2011年以前的價格。事實上,這樣的情形很像西元 2000年的光通訊產業發展的軌跡,由於特定族群的股票暴漲,公司除了用超高價格收購競爭對手或者補齊其產品線與技術之外,還吸引許多廠商進入。剛開始的短時間內會呈現供不應求的現象,一旦熱情退卻,公司的高股價無法得到對等的營收與獲利支撐時,股價快速下滑。有鑒於此,工研院 IEK 認為,3D列印產業的產值在未來的五年不會一直保持年成長率大於 30%,而到了 2025年才會到達 200億美元,但這仍然是一項非常好的製造技術。

消費性產品/電子業、工商業、汽車、航太業、生醫是最大應用
2013與 2014年 3D列印的應用分佈如圖三所示,2014年應用的比重有一些改變,最大應用市場為產業與商業用機器,占整個市場約 17.5%,第二大為消費性與電子產品,占整個市場約16.6%;第三大應用是汽車業占 16.1%,用於汽車與零組件模型,可縮短研發到量產的時間與成本,未來的挑戰會是產品與模具的直接製造;第四大應用為航太產業,占約 14.8%。2013年原本僅為第五大應用,可能是因為 GE 在飛機引擎噴油嘴的投入,大量的使用 3D金屬列印設備,使得整個應用的比重超前;第五大應用為生醫/牙科,占約 13.1%,尤其以牙科的應用最先開始,未來將朝向人體關節,甚至是器官發展。根據IEK的研究發現,通用電器(GE)是目前金屬 3D印表機使用量最大的公司之一。該公司自 1989年開始申請使用雷射燒結修復金屬零組件相關專利。然後在 1990~2000 年間,開始使用EOS公司所生產的雷射燒結設備(EOS M160)修復航太渦輪金屬葉片;2001~2010年間,陸續買進其他公司3D列印設備,並與 Morris Technologies 公司合作開發金屬零組件。

 


圖三、3D列印應用分析

 


圖四、奇異航空以3D列印的新型噴油嘴

3D列印產業的挑戰
3. 成本問題
耗材價格也是限制3D列印技術無法廣泛應用最關鍵的因素。從價格上來看,便宜的材料例如ABS每公斤新台幣1,000元,貴的則每公斤要上萬元左右。因此從目前來看,3D列印技術是傳統製造技術的互補而非取代,但是在1,000件以下的數量、個性化及網路社群化生產模式上具有無可比擬的優勢 ……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:葉錦清/工研院產經中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」346期,更多資料請見下方附檔。


分享
為此篇文章評分

相關廠商