林國權/工研院產科國際所
六、光固化樹脂應用於汽車3D列印材料之市場現況
光固化樹脂是應用在汽車3D列印市場使用量最多的材料。如圖十所示，光固化樹脂材料應用於汽車3D列印的市場規模在2017年約為75.4百萬美元，預計到2024年市場規模將成長至238百萬美元，年複合成長率達到17.8%。在消費量上，2017年約為446公噸，預計到2024年市場消費量將成長至1,834公噸，年複合成長率達到22.4%。
光固化樹脂的特色就是透明、精細度高，加上又可染成各種顏色，目前3D列印設備商也積極開發全彩列印。因此光固化樹脂非常適合拿來做原型品的打樣應用，亦可透過透明、色彩等設計觀察車輛油路、水路的情況。但是光固化樹脂最大的缺點就是強度與耐久度的性能非常差，材料非常的脆弱，在高壓或高溫下也容易形變，因此無法作為生產終端產品使用。光固化樹脂主要是黏合劑、單體(低聚物)與光起始劑，透過光起始劑將光能轉成化學能，但是光固化樹脂是熱固性材料，因此無法回收循環再利用，就環保端來看，是較為不符合環保的材料。
圖十、光固化樹脂應用於汽車3D列印材料之市場規模與消費量
常見的光固化樹脂有環氧樹脂、丙烯酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚異戊二烯等，而環氧樹脂與丙烯酸酯是汽車3D列印行業中最受歡迎的化學品。圖十一為2017年汽車用3D列印光固化樹脂的種類占比，可知最多應用的光固化材料是環氧樹脂，占整體的68.8%，其次是丙烯酸酯，占27.8%，其他種類僅占3.4%。
若使用單一的光聚合物，往往會發生收縮，這導致應力殘存而隨後容易發生相當大的形變。因環氧樹脂與丙烯酸酯雜化樹脂的光聚合物能夠利用自由基和陽離子反應中存在的固有性質，並減少在自由基反應中持續存在的氧抑制問題，進而降低收縮形變發生的幅度，因此雜化樹脂成為汽車3D列印中最常用的混合材料。而其他種類的光固化樹脂因多為單一聚合物，無法混合使用，因此占比無法提升。
目前市場上有DSM攜手豐田開發新型光固化3D列印材料，荷蘭DSM公司近日發布了一款新型光固化3D列印材料Somos Taurus，其與汽車巨頭豐田位於德國的Toyota Motorsport公司聯合開發。材料的主要特性是耐熱性和機械性能優越，列印時熱變形溫度約為95°C，材料固化後之拉伸強度為51MPa，恰好高於一般ABS的極限數值（49MPa），透過一體成型的製程，大規模減少部件的數目，可導入於汽車的內裝模組使用(圖十二)。
圖十二、DSM開發之新型3D列印用光固化樹脂應用於汽車空調裝置
七、塑膠粉末應用於汽車3D列印材料之市場現況
塑膠粉末應用在汽車3D列印市場使用量第二多，且用量與光固化樹脂接近。如圖十三所示，塑膠粉末材料應用於汽車3D列印的市場規模在2017年約為34.7百萬美元，預計到2024年市場規模將成長至122.2百萬美元，年複合成長率達到18.4%。在消費量上，在2017年約為391公噸，預計到2024年市場消費量將成長至1,648公噸，年複合成長率達到22.8%。
塑膠粉末材料是現階段所有汽車用3D列印材料中最重要的一種，除了作為原型品打樣之外，也會是最接近進入生產商業化的材料。由於汽車使用的塑膠件較無物性上的強烈要求，其物理強度不像金屬般苛刻；因此，如聚醯胺、PEEK都能拿來製造發動機和動力系統中的關鍵部件使用。而在製造技術上，傳統塑膠粉末都是採用選擇性激光燒結（SLS）和選擇性激光熔化（SLM）技術來製造複雜的幾何形狀。但是市場朝向大規模生產的方向，多噴射聚變（MJF）的引入和高速燒結（HSS）的發展將是未來研發重點---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。