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3 d列印產業發展
- 1. 1 3D 列印產業發展 全球 3D 列印市場規模 根據資策會MIC推估，2011年3D Printer 市場規模為1,760百萬美元，2012 年達到2,150百萬美元，成長率達到22.2%，推估2016年3D Printer市場規模預 計成長到4,450百萬美元，2011至2016的年複合成長率(CAGR)可達到20.4%。 而目前主要業者3D Printer的業者依據營收規模區分，依序為Stratasys、3D Systems、Envision、Tec、EOS、Beijing Tiertime等。 資料來源：各公司資料，MIC 整理，2013 年 4 月 圖 1 3D 列印設備市場規模推估 3D Printer主要應用領域包含消費產品產業、汽車產業、醫療服務業、教育 產業、航太業、工業機械領域等。因為應用領域的不同，使用3D 列印技術的方 式也不一樣。塑膠成品部分主要運用於產品的打樣，而金屬成品主要運用在航太、 機械、汽車工業中設計複雜的零件。
- 2. 2 資料來源：各公司資料，MIC 整理，2013 年 4 月 圖 2 3D 列印應用領域 3D 列印技術發展 3D列印(3D Printing)，亦稱積層製造(Additive Manufacturing, AM)，為 快速成型(Rapid Prototyping，RP)的一種技術。以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，透過逐層列印的方式來構造物體的技術。3D 印表機運作原理如同雷射印表機，只是其非使用碳粉，而是材料（material）。 工作原理是透過電腦輔助設計軟體（CAD）或是光學掃描技術，針對3D物件進 行3D圖檔資料建置，再將3D圖檔資料轉換成STL檔（Stereo Lithography），運 用液態光敏樹脂材料、粉末材料或固態材料，透過雷射光束照射頭、紫外線照射 頭或塑性材料噴塗頭，沿著垂直的Z軸與水平的X軸與Y，利用分層加工、堆疊技 術完成3D物件外觀。 整體而言，3D列印加工法可區分為三大類別：「輻射成形加工法」（Laser Fabrication）、「動能成形加工法」（Nozzle Fabrication）和「複合式成形加工 法」（Hybrid Fabrication）。 輻射成形加工法：是利用雷射光束或是紫外線照 射使得材料產生化學或物理變化，達到3D物件外觀成形效果。此種加工方法的 代 表 性快 速原 型 系統 包括 ： SLA （ Stereolithography Apparatus ）、 SLS （Selective Laser Sintering）、LOM（Laminated Object Manufacturing）等。 動能成形加工法：利用噴墨式或擠壓式噴印，將黏著劑與材料由噴印頭微量噴出， 進行層層堆疊加工程序，而達到3D物件外觀成形效果。此種加工方法的代表性 快速原型系統包括：FDM（Fused Deposition Modeling）、3DP（Three Dimensional Printing）等。複合式成形加工法：同時使用輻射成形加工法和動
- 3. 3 能成形加工法，進而達到3D物件外觀成形效果，此種加工方法的代表性快速原 型系統有OBJet。 表 1 3D 列印技術分類 資料來源：Better Design、Wikipedia，MIC 整理，2013 年 4 月 3D 列印之國際趨勢及各國發展方向 3D列印最早出現在1986年，原名為「快速成型製造」（Rapid Prototyping Manufacturing, RPM）。其最大的優勢在於「不需要模具」，與傳統方式相比， 不需要開生產線，又因為加法製造特性，可以大量減少因切割物件造成的材料浪 費。「3D列印」這項技術，由於3D Systems、Stratasys兩家3D列印硬體公司手 中的專利在2008後陸續到期，且隨著開放社群開始研究並推廣3D列印，此應用 技術逐漸為人所知。 1.美國 美國總統歐巴馬在國情咨文演講中宣示，3D列印是美國未來領導全球生產 與製造業的技術革新。計畫投資10億美元建立15家製造業創新研究所，並宣布
- 5. 5 新加坡向來在全球競爭力中名列前茅的新加坡這次也沒有在這場3D列印技 術競逐中缺席，新加坡政府在2013年財政預算案中宣布計畫在5年內投資5億美 元協助國內製造業發展3D列印技術，提高製造業工人和工程師的技術水準，並 發展3D列印技術和機器人技術等新型態商業模式，希望建立一個新的3D列印行 業生態體系。2014年年初新加坡南洋理工大學（The Nanyang Technological University ,NTU）也耗資3,000萬美元成立3D列印研究中心—「南洋理工積層 製造中心（ NTU Additive Manufacturing Centre, NAMC）」，針對醫療、建築 專業領域進行生物列印和3D列印建築的研發。在醫療領域，目前NAMC針對列 印人體組織進行醫學研發專案，其中一個專案目標為讓支架骨重新生長。在建築 領域，NAMC與德國領先的3D列印設備製造業者SLM Solutions，簽訂500萬美 元研發協定，共同進行新型複合材料開發，期待未來上市產品比市面上3D列印 機能列印更大的作品。 5.南韓 南韓3D列印相關智財權到期所帶來的產業效應，不僅在美國發酵，南韓政 府也針對3D列印對未來產業影響進行發展規劃。為推動3D列印產業發展，南韓 政 府 於 2014 年 初 成 立 3D 列 印 產 業 發 展 協 會 ( 3D Printing Industrial Association；3DPIA)，做為3D列印產業發展的最高決議機關。藉由制訂3D列 印產業發展政策及細部推動計畫、改善法令制度、研擬3D列印相關發展瓶頸因 應對策，發展3D列印產業。未來南韓以朝向四大方向—(1)營造3D列印使用環境 以推動製造業導入與全民參與、(2)支援創業並強化企業獨自生存的能力以促進 初期市場發達、(3)研發原創與融合技術以提升材料與設備技術競爭力、(4)健全 相關法令與制度以振興相關產業與強化資訊安全，推動3D 列印產業發展。希望 在2020年透過1,000萬個曾受過3D列印教育的創意人，帶動創造3D列印初期市 場，進而發展3D列印內容產業。 南韓政府為營造全民使用3D列印的環境，從企業、民眾與人才三方面進行。 企業方面，於其營業場所直接示範運用3D 列印技術的效果，以創造3D 列印使 用需求。同時透過讓中小企業進行試製品製作活動，讓中小企業體會導入3D列 印的必要性。民眾方面，透過在各級學校、科教館、博物館、圖書館等公共設施
- 6. 6 設置3D 列印機，營造一般民眾體驗3D列印體驗環境以提升民眾對3D 列印的關 注度。人才方面，南韓政府於國小、國中、高中、大專院校開設3D列印教育課 程，並推出包括基礎、實務、指導者等級不同程度教育方案培育相關人才，推動 實習用設備的普及。此外，南韓政府透過建構內容流通平台，使各種資訊可共享， 營造3D 列印產業良性循環，並提供事業化、行銷、經營諮詢等各種綜合支援體 制，協助3D列印產業的創業風潮，健全3D列印設計內容產業生態。 而在3D列印技術開發方面，透過3D列印設備、材料、軟體等各領域主要技 術的基礎/原創研究，發展事業化專用材料-設備整合技術，在加上國產化3D列 印應用軟體的開發，確保所研發之3D列印技術具市場競爭力。在大環境方面， 為健全南韓3D列印相關法令與制度，南韓政府將發展3D列印改善方案， 以預 防盜拷品、不法武器等違法品的製造並建立3D 列印設備、材料及軟體等標準與 3D列印內容智慧財產權保護機制。未來南韓政府將以四大方向推動3D列印產業 發展，透過據點體驗、產業線帶動更新、完善交流平台三個層面帶領南韓邁向下 一世代新工業。 我國 3D 列印產業現況 由產業上下游分析，可分為上游設計，中游的設備材料，以及下游的服務提 供。上游的設計包含了3D繪圖、掃瞄、分析重建與列印格式處理等四個部分， 目前臺灣業者在3D繪圖軟體的部分主要以代理國外繪圖軟體為主，但因為專業 繪圖軟體的價格較高，因此也出現了很多繪圖功能相對較少的免費開源軟體，如： SketchUp、Auto123D等。在掃瞄部分，已經有廠商投入設備開發的工作，如： 龍騰科技、三維數碼，但需要搭配掃瞄設備使用，要大量被消費者應用不是那麼 容易。因此也出現透過手機鏡頭進行掃瞄的應用程式，唯獨目前仍然會受限於環 境因素，物品太大或太小、環境太亮或太暗，都會影響最後的成品。在破面分析 與切層處理部分，是將3D圖檔轉換為可列印圖檔的必經之路，目前相關大部分 可以取得免費的軟體，但軟體界面以英文為主，加上可以設定大量的參數，對於 一般使用者來說，目前仍然需要具備一定的學習能力與技巧。 3D列印產業的中游主要是3D列印設備的製造商與代理商，2008年以前，技 術主要都掌握在Stratesys和3D System這兩家業者手中，因此國內業者主要以