3D列印發展與趨勢
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- 2. 3D列印 介紹
- 3. 什麼是3D列印？ • 立體列印機(3D Printer)參照傳統印表機的技術 原理 - 以層層疊加方式，印出立體物件 建模 轉檔 疊層 固化 透過電腦輔助設計軟體、或是光學掃描技 術，針對3D物件進行3D圖檔資料建置 將3D圖檔資料轉換成STL檔案格式完成3D 圖檔資料切層處理 運用液態光敏樹脂材料、粉墨材料、固態 材料等進行疊層或噴印 透過雷射光束照射頭、紫外線照射頭、熱 能或膠水進行材料固化 成 品
- 5. 光固化成形(SLA) 輻射能成 形加工法 動能成形 加工法 復合式成 形加工法 原料：光敏樹脂聚合物 原理：利用紫外光雷射照射光 敏數脂液體原料, 使切面層固化 後,再層層累加 優點：成形速度快、高功率光 線掃描使3D物件精密度較高 缺點：需設計支撐結構體、需 要後續處理（硬化）步驟、液態 光敏樹脂料桶需裝滿導致材料成 本較高 代表公司：美國3D System
- 6. 輻射能成 形加工法 動能成形 加工法 復合式成 形加工法 選擇性雷射燒結成形(SLS) 原料：熱塑性塑膠、金屬粉末、 陶瓷粉末 原理：以高能量雷射將原料粉 末熔結,再依序堆疊,燒結過程使 用聚合物黏著劑,需進行二次處 理,去除聚合物 優點：粉末材料種類多樣、3D 物件精密度佳、3D物件可為金 屬材質（可用於製作金屬模具） 缺點：滾輪鋪粉易形成粉末不 均造成3D物件外觀品質不穩定、 粉末材料易形成粉塵飛揚 代表公司：美國3D System 明年專利即將到期
- 7. 輻射能成 形加工法 動能成形 加工法 復合式成 形加工法 分層疊壓製造(LOM) 原料：紙、金屬箔、塑料薄膜 原理：每切面層原料即為塗布 上黏著劑之紙片, 依序以雷射切 割出外型後,層層黏合 優點：製作成本低廉、薄片材 料種類多樣性高（紙質、金屬、 布料） 缺點：3D物件精密度較差、幾 何形狀限制較多、餘料剝離處理 工作較困難 代表公司：美國CubicTec
- 8. 輻射能成 形加工法 動能成形 加工法 復合式成 形加工法 熔融沉積(FDM) 原料：熱塑性材料（如ABS） 原理：以高溫加熱噴頭,將原料融 化後噴出, 原料凝結後,再繼續噴 另一層原料 優點：製作成本較低、使用與維 護較簡單、熱塑性材料更換容易 缺點：3D物件精密度受限、表面 光滑度較差、後續處理時間較長 代表公司：美國Stratasys、 MakerBot、3D System 為目前最為廣泛運用的技術
- 9. 輻射能成 形加工法 動能成形 加工法 復合式成 形加工法 三維粉末黏結(3DP) 原料：專利粉末（陶瓷、金屬、 塑膠） 原理：先鋪上粉末，接著將膠 水噴灑在需要成型的區域，使粉 末與膠水黏結，層層堆疊成形， 最後以硬化劑處理 優點：建構時間快、材料顏色 多樣化 缺點：粉末不均易造成品質不 穩、精密度較差、需後續處理、 易造成粉塵飛揚 代表公司：美國3D System(Z- Corporation)
- 10. 輻射能成 形加工法 動能成形 加工法 復合式成 形加工法 OBJet 原料：感光聚合材料 原理：以超薄層感光聚合材料, 一層一層噴射 到建構拖盤,再以 紫外光線進行凝固, 支持材料用 手或噴水清除 優點：建構時間快、精密度佳、 表面光滑度佳 缺點：噴塗頭成本高、需設計 支撐結構體 代表公司：美國Stratasys(以色 列Objet)
- 11. 3D列印 產業發展概況
- 12. 3D印表機 產品分級 生產製造用 專業用 工作室或玩家用 運用範圍：醫療、軍事、航空 價格：＋US$100,000 主要廠商：EOS、3D Systems 目前機台數：不到1,000台 運用範圍：工程、教育 價格：+ US$50,000 主要廠商：3D Systems、 Stratasys 目前機台數：約5,000台 運用範圍：模型製作 價格：US$1,000~US$20,000 主要廠商：MakerBot、3D Systems、Stratasys 目前機台數：約60,000台以上
- 14. 3D列印 市場規模
- 16. 全球市場分析 美國 60% 德國 10% 日本 10% 中國 10% 其他 10% 全球3D列印設備和服務整體市場 美國 • 全球技術領先 • 目前使用中的印表機約有4.7萬台，其 中接近一半為工業用 中國 • 積極研發技術，未來成長力強 • 目前使用中的印表機約有1.7萬台，其 中絕大多數是家用（消費性產品），未 來希望將技術用於終端產品製造
- 17. 主要業者市占率 Stratasys 38% Objet 15% 3D Systems 11% Zcorp 11% Envision Tec 8% EOS 2% Beijing Tiertime 4% Other 11% Stratasys併購Objet 3D Systems併購Z corp
- 18. 3D 列印軟體及應用服務發展現況 3D物件編輯軟體 高階軟體 需付費，多用於專業領域 入門軟體 免費，操作容易，主要提供工作室或玩家使用 Ex. Google Sketchup、微軟3D Builder、Shapeshifter 3D掃描軟體 Skanect(搭配Microsoft Kinect、Asus Xtion Camera) Scenect(搭配XBOX 360)
- 19. 編圖軟體 Google Sketchup 滿足各類型使用者不同的需求 業餘玩家、幼稚園和中小學教育 建築設計、工程設計、城市規劃、高等教育 3D 模型庫-方便使用者 尋找3D模型或上傳作品
- 22. 3D列印服務營運模式範例-Shapeways 創意設計者 篩選鑑定 3D列印 上傳設計 Shapesways專業人員 進行製作評估與諮詢 信用卡 銀行轉帳 線上付款 收取製作費用 依設計列印3D商品 透過UPS發貨配送 創意設計者將設計圖上傳至 Shapeways後，可自行選擇材質， 價格會隨著不同材質而改變
- 23. 3D列印服務營運模式範例-Shapeways 創意設計者 篩選 鑑定 3D 列印 平台 商店 一般消費者 社群同好 上傳 設計 互動與訂購 信用卡 銀行轉帳 線上付款 收取製 作費用 依設計列印3D商品 透過UPS 發貨配送 將利潤匯入設計者賬戶 將製作完成的作品放置在Shapeways所提供的個人線上商店展示並自訂售價 Shapeways會扣除製作配送費用後，將剩餘的金額轉入創作者的賬戶
- 25. 3D 列印 未來展望
- 26. 未來發展趨勢 個人用機型 • 低價化趨勢、免費軟體充斥、網路服務日漸便利 • 持續成長趨勢、預期未來3D創意工廠的創業風 潮 商用機型 • 技術、生產效率、成本等問題 • 在發展前期，最適合的產品還是高毛利、高附加 價值的產品，預期航太、高科技與醫療產業將是 最優先受惠於3D列印技術的產業 ; 至於其他領 域，需要技術、資金、行銷與供應鏈等的配合， 才會有突破性的發展 主要應用服務 • 3D物件編輯軟體將呈現M型化發展，區分為支援 專業生產製造、適用醫療、軍事、航空、工程及 教育等領域的高階應用軟體，以及低階機型的入 門軟體 • 3D列印服務持續發展一條龍式的服務 其他產業 • 列印材料業、前後段設備產業、設計業、行銷與 銷售通路體系，這幾年將會帶來全球產業的緩慢 革命
- 27. 3D列印後續發展方向 商用機型 個人用機型 提高加工精度與速度 提高材料多樣性並降低成本，尤其是金屬種類 發展可同時列印不同材料、複雜形狀、大尺寸物件之機台 降低機台及耗材成本 研發塑料以外的材料 開發個人玩家所需的低價附屬設備，如3D掃描器 發展3D列印服務，包含建模、編修、列印及3D數據庫
- 28. 結論 3D列印與目前主流量產生產技術是互補而非取代 適合少量多樣，不適合大量生產 適合特殊應用 3D列印技術主要關鍵技術在機械工程、材料、表面處 理、雷射、軟體（3D建模、2D轉3D等） 3D列印未來發展 提高列印精細度及速度 開發各種列印材料並降低耗材成本 發展週邊配套設備