3D 列印

學生 :李承翰 4a140068蘇吉倫 4a140092

老師 :蔡明雄

科目 :材料科學與工程

前言3D 列印技術看起來好像離我們還很遙遠，但是在國外卻有了許多突破，似乎只要有一台 3D 列印機，我們就可以在家裡完成許多事情，包括點心的製作、維修的零件、甚至是槍枝。即使有部分的人認為高估 3D 列印的技術，隨著科技的進步，越來越多的概念被公布出來，究竟這個產業能不能改變我們的生活，我們的世界呢。

小問題大常識• Q1: 何謂 3D 列印技術 ?• Q2:3D 列印技術能否引發生產性革命 ?• Q3:3D 列印對世界經濟影響• Q4: 到底能印什麼 ?

　　 3D列印屬於快速形成技術的一種，它是一種數位模型檔案為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，透過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術。過去其常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，現正逐漸用於一些產品的直接製造。特別是一些高價值應用（比如髖關節或牙齒，或一些飛機零部件）已經有使用這種技術列印而成的零部件，意味著「 3D列印」這項技術的普及。　　 3D列印通常是採用數位技術材料印表機來實作。這種印表機的產量以及銷量在二十一世紀以來就已經得到了極大的增長，其價格也正逐年下降。該技術在珠寶，鞋類，工業設計，建築，工程和施工汽車，航空太空，牙科和醫療產業，教育，地理訊息系統，土木工程，槍枝以及其他領域都有所應用。

基本概念

3D列印基本程序

原理　　 3D列印的設計過程是：先透過電腦輔助設計或電腦動畫建模軟體建模，再將建成的三維模型「分割」成逐層的截面，從而指導印表機逐層列印。　　設計軟體和印表機之間協作的標準檔案格式是 STL檔案格式。一個STL檔案使用三角面來大致模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面解析度越高。 PLY是一種透過掃描來產生三維檔案的掃描器，其生成的 VRML或者 WRL檔案經常被用作全彩列印的輸入檔案。

　　印表機透過讀取檔案中的橫截面訊息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地列印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而製造出一個實體。這種技術的特點在於其幾乎可以造出任何形狀的物品。　　印表機打出的截面的厚度（即 Z方向）以及平面方向即 X-Y方向的解析度是以 dpi或者微米來計算的。一般的厚度為 100微米，也有部分可以列印出 16微米薄的一層。而平面方向則可以列印出跟雷射印表機相近的解析度。列印出來的「墨水滴」的直徑通常為 50到 100個微米。用傳統方法製造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及複雜程度而定。而用 3D列印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由印表機的效能以及模型的尺寸和複雜程度而定的。　　

列印過程

　　傳統的製造技術如注塑法可以以較低的成本大量製造聚合物產品，而3D列印技術則可以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。　　目前 3D列印機的解析度對大多數應用來說已經足夠（在彎曲的表面可能會比較粗糙，像影像上的鋸齒一樣），要獲得更高解析度的物品可以透過如下方法：先用當前的 3D列印機打出稍大一點的物體，再稍微經過表面打磨即可得到表面光滑的「高解析度」物品。　　有些技術可以同時使用多種材料進行列印。有些技術在列印的過程中還會用到支撐物，比如在列印出一些有倒掛狀的物體時就需要用到一些易於除去的東西作為支撐物。

3D 列印的革命我們知道工廠有分鞋子工廠、罐子工廠、杯子工廠等等，許多不同的工廠，也許在不久的將來，工廠只要搭配許多 3D 列印機，或是不需要有工廠，也能輕易地生產許多不同的產品，從工廠的統一化到個人化，只要我們身旁有一台 3D 列印機，就能隨時把自己設計的產品製作出來，這樣的作法完全牴觸了從工業革命以來的生產方式，也為接下來的許多企業帶來很大的震盪。

世界經濟影響2011 年 6 月，歐巴馬宣佈向 3D 列印產業投入 5 億美元，以提升美國在製造業上的領先地位。 2012 年 7 月 17 日，美國《外交政策》網站發表題為《製造業的未來在美國，不在中國》的文章。 文中說， 3D 技術進步，將使中國的製造業會像過去 20 年美國的製造業那樣迅速衰落。目前，中國的許多企業、高校已經開始透過各種途徑研發、應用 3D 技術。在過去幾年間，由於中國大陸低廉的人工，讓許多國家大部份製造業移往中國發展，美國也不例外，但是這幾年下來，美國聯邦政府也在前幾個禮拜宣布倒閉，製造業不在國內會嚴重影響到許多研發無法馬上試作還有改善，也減少大量工作機會。因為 3D 列印技術在操作過程中不需要大量人力，日本富士通公司原本在中國有 140 人的工廠，遷回日本後只需要花費 14 人就可繼續生產。美國目前擁有全世界最強的 3D 列印技術，一但順利成型，中國很可能會再次蕭條，有專家預估美國技術只少比中國高出 10 年的差距。

3D 列印能印什麼 ?

列印方式及材料方法 材料

選擇性雷射燒結 熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末

直接金屬雷射燒結 幾乎任何合金

熔融沉積式 熱塑性塑料，共晶系統金屬、可食用材料

立體平版印刷 光硬化樹脂數位光處理 液態樹脂熔絲製造 聚乳酸、 ABS樹脂融化壓模式 金屬線、塑料線分層實體製造 紙、金屬膜、塑料薄膜電子束熔化成型 鈦合金選擇性熱燒結 熱塑性粉末粉末層噴頭 3D列印 石膏

３Ｄ列印機介紹模型材料 : ABS與 PLA塑料材料規格 : 1.75 mm成型尺寸 : 120W x 120D x 120H mm設備尺寸 : 300W x 300D x 400H mm每層列印厚度 : 0.30 mm 檔案支援格式 : STL, GCODE 作業系統相容 : Windows XP, Vista, Win 7 & Mac, Linux重量 : 8kg

NTD： 22800 

Come3D! 家用 3D列印機

模型材料 : ABS塑料材料規格 : 1.75 mm成型尺寸 : 140W x 140D x 135H mm設備尺寸 : 245W x 260D x 350H mm每層列印厚度 : 0.15-0.40 mm 檔案支援格式 : STL 作業系統相容 : Windows XP, Vista, Win 7 & Mac, Linux重量 : 5kg

 NTD： 63000

UP Plus!/Afinia H-Series 商用 3D列印機

模型材料 : ABS塑料材料規格 : 1.75 mm成型尺寸 : 120W x 120D x 120H mm設備尺寸 : 240W x 340D x 355H mm每層列印厚度 : 0.20-0.40 mm 檔案支援格式 : STL 作業系統相容 : Windows XP, Vista, Win 7 & Mac, Linux重量 : 6kg

NTD： 47250

UP Mini 3D列印機