范淑櫻編譯
由3D列印「堆疊」出的市場增勢顯著，現已成為快速成長的新興智慧製造產業。日本矢野經濟研究所發表了一項「3D列印材料市場調查」結果，並就列印方式發展概況、投入企業動向及未來展望，提出了趨勢觀察。矢野經濟指出，2021年全球3D列印材料市場規模(以終端用戶購入價格計算)預估將較2020年增長19.3%，達到3,111億5,300萬日圓(圖一)。
圖一、3D列印材料世界市場規模推移與預測
從各項不同列印方式而言，主要應用於原型試作建模的材料噴塗成型法(Material Jetting; MJT)受到COVID-19新型冠狀病毒疫情的影響較大，市場呈現低迷。光聚合固化法(Vat Photopolymerization; VPP)同樣也受到影響，原型試作建模用途的市場需求不振，但在醫療領域的需求支持下，在市場上仍佔有一席之地。
而材料擠製成型法(Material Extrusion; MEX)在產業用途的需求已經轉向復甦趨勢，消費性與醫療用途的需求則持續維持穩健成長態勢。粉末床熔融成型法(Powder Bed Fusion; PBF)受到航空業不景氣的影響，金屬粉末材料的需求低迷，但樹脂粉末材料在治具、工具、實際零件用途的需求則有所擴大。
此外，矢野經濟也提及在消費性與產業用途皆呈現持續成長的材料擠製成型法(MEX)3D列印材料市場動向在今後是值得矚目的焦點。在消費性用途方面，由於MEX 3D列印裝置價格的下降，使用者規模逐漸擴大。受到2020年初新冠肺炎疫情爆發的影響，對於口罩、面罩的成型需求增加，且隨著疫情起伏，「宅在家」的生活樣態持續，手作DIY或興趣導向的需求也急劇增加，此一成長趨勢一直持續到2021年上半年。
另在產業用途方面，除了3D列印裝置的性能提升之外，聚醚醚酮(PEEK)、聚醚醯亞胺(PEI)等超級工程塑膠，以及玻璃纖維(GF)、碳纖維(CF)強化類等具有高物性並可應用於實際零組件用途的長絲(Filament)已實現商品化。雖然製造端同樣也受到新冠肺炎疫情影響，但自2021年下半年起對於長絲的需求已開始回升。
今後3D列印的發展除了列印速度趨於高速化之外，提高機械特性、耐久性等特性之材料開發亦將會持續推進，且在試作品、治工具甚至少量～中量的生產用途導入3D列印的狀況也將會進一步擴大。於此同時，矢野經濟預估2021～2026年全球3D列印材料市場的複合年均成長率(CAGR)為24.0%，並預測2026年市場規模將達到9,125億3,200萬日圓，兆圓市場勢將形成。
日企加速3D列印材料市場佈局
目前在日本，非鐵金屬大廠亦積極發展3D列印材料事業，其中JX金屬計畫在2023年完成量產體制建置並投入市場，而三井金屬則預計在2024年度內將其產能提高10倍以上。兩家企業都將採用具有高導電性、高散熱性能但難以加工的銅做為造形列印材料，並訴求可促進電動車(EV)等裝置性能提升的重點，期逆轉領先的歐美勢力。
以金屬為材料的3D列印係利用雷射的熱能固定熔化的金屬粉末，進而製作出零組件等元件。JX金屬則是將高壓氣體或水噴付至熔化的銅基體金屬上，並在低溫下讓飛散的顆粒凝固，從而製作出極小的純銅粉。相較於鐵類或鈦類粉末，純銅粉呈現更高的熱傳導性，具有極佳散熱性的優點，但因為銅會反射雷射而難以熔化，導致實用化延遲。JX金屬透過表面處理技術，抑制了雷射的反射，進而使其易於吸收熱能。
純銅粉可望利用做為電動車或伺服器冷卻用散熱零組件的材料。為了讓馬達、電池或伺服器正常發揮效能，須釋出運作過程中產生的熱能。散熱零組件為了增加接觸外部空氣的面積，通常具有複雜的形狀，因此適合利用---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。