3D列印的各项专利在2013、2014两年陆续到期后，吸引了大量厂商投入，也引起各界的热烈讨论，美国总统欧巴马更在2013年发表的国情咨文中提到，希望借由3D列印重拾美国制造业风光，不过一直以来，3D列印的探讨多集中于软硬体两端的技术与未来应用创意，对原料的讨论相对较少，但原料是3D列印的核心之一，台湾长期以来在材料科技部份的技术投注不多，不过未来若要发展3D列印，这部份仍要持续关注。

图一

就目前发展来看，塑胶仍是3D列印的主要原料，在现实生活中，塑胶来是低价的代名词，不过3D列印所使用的塑胶原料并不便宜，这使得塑胶列印的材料使用，成为整体成本中的相当大的支出比例，这也使得3D列印设备厂商的经营模式，不再只单纯依靠列表机的贩售来获取利润，大部分的3D印表机厂商都会研发自己专用的列印塑料，藉由材料的持续贩售，确保企业经营的长期获利，这类作法与现行的平面印表机一样，其印表机的售价都相当便宜，厂商的主要获利来源都是后续的墨水贩售，只是平面印表机厂商对使用者的限制是墨水匣的设计，而3D列印厂商是透过材料材质与印表机的配合。

厂商各自研发3D列印原料，使其无法相容的作法，对3D列印的发展影响有好有坏，好处是厂商将热衷于投资研发高性能而且可获利的原料，缺点则是使用者在担心制造商的保固维修服务强况下，会不愿尝试其他廉价的新材料，把这两项共存的优缺点放在一起可以发现，厂商绑住原料的作法，往好处看是在利之所趋下，厂商会自行创新，但缺点却是创新只会于厂商端发生，整体市场的创意创新将会受限。

再回到材料本身，塑胶是现在3D列印最常用的材料，工程师将其分为热塑型塑胶与热固型聚合物两类，这两类原料的差别在于材质的转化，热塑型塑胶受热后会融化，使之容易塑型，但其内部结构不会改变，也就是说再加热融化后，这材料还是可再反覆使用，热固型聚合物则在加热固化后，内部结构会改变，因此是单次使用。

目前多数以列印头沉积原料设计的消费性3D印表机，使用的ABS原料是属于热塑型（与乐高玩具相同），立体光雕式的印表机（Stereolithography；SL）也使用热塑性粉末，至于雷射烧结（Laser sintering；LS）则使用光敏热固性聚合物。

除了这两种外，部份3D列印机也使用其他类别的塑胶，像是软塑胶，软塑胶的别名是「弹性体」，顾名思义，这种原料具有一定弹性能力，矽树脂就属于

此类，过去矽树脂可从注射器挤压出来，再以风干成形，3D列印蔚为风潮后，有厂商将类似的材料设计为可热融，作为列印的材料之一。

金属与陶瓷应用多元

相对于塑胶的早期运用，金属在则是在3D列印发展较后期才出现，早期

仍以塑胶为主原料的时代，3D列印不被视为机器制造的技术，直到金属列印技术被开发出来，此一看法才逐渐扭转，目前金属列印有两种法，一种是现在金属粉末上涂敷热敏塑胶黏合剂，再用雷射使之选择性的烧熔黏合，成形后在于热炉中烧解塑胶黏合剂，另一种则是透过列印喷头挤出溶解金属，依照设计档移动喷射头，使喷出之金属精准成形。

过去消费性3D印表机只能使用塑胶材质，不过随着印表机与原料技术的进步，目前已有部份消费用机台可使用特殊材质的原料，像是将金属粉末与凝胶混合，至于纯金属的3D印表机，目前的价格仍然偏高，并不属于消费端层次。

除了塑胶与金属外，陶瓷与玻璃也是3D列印原料之一，不过这两种原料的应用都有其局限，陶瓷列印目前有2种方式，1种是陶瓷粉末是以列印头喷洒加入加凝结剂或加光硬化树脂的方式，另1种则是列印头挤出泥条，形成粗胚后再进炉烧制，不管是那1种方式，陶瓷列印都需要2阶段以上的制程，列印后再施釉窑烧，而且容易有变形及膨胀系数控制的问题。

目前陶瓷列印的最主要应用是在医疗领域，用以制作如假牙、关节等人体部位，陶瓷列印在此处的应用是先以断层扫描出齿模或骨骼形状，再以3D列印出陶瓷植入物，相较于现有的材质，陶瓷的隙孔较少，因此其坚硬度要高出3～5倍，除了减少植入后的磨损外，也降低了植入手术过程中发生微型碎片的风险，缩小术后发炎的机率。

除医疗用途外，近年来也开始有艺术家进行陶瓷列印创作，在陶瓷粉末中加入色粉，制作出艺术品，2014年的台湾国际陶艺双年展中，就有比利时设计团队Unfold工作室展出以3D列印制作的陶瓷作品，Unfold是采用泥条挤压的列印方式，形成粗胚后再窑烧。

至于玻璃在3D列印中的使用较少，主要原因在于玻璃有疏水性，也就是与水有相斥性，疏水性使玻璃难以黏附，而且玻璃粉末在热源下的反应不易预测，目前3D列印在玻璃方面的研究不多，较知名的是Washington大学团队实验中成功利用再生玻璃列印出作品，不过在商业应用部份，仍不像其他原料可有多元应用，目前玻璃在3D列印的应用仍以艺术品与珠宝首饰为主。

多元材料将是3D列印未来

就发展现况来看，3D列印原料使用虽日渐多元，不过仍仅止于单一材料的使用，因此所列印出来的产品不是单一零件，就是材质单一的产品，而仔细观察生活周边的产品，绝大多数都由多样式材质组装而成，例如水壶，就以容易导热的金属制成壶身，不易导热的橡塑胶制成把手，而现今若要以3D列印出水壶，就需要两部列印机作业，1部以金属列印壶身，1部用橡塑胶做出把手，两者再行组合，不过随着技术的进步，现在已有厂商着手研发多元材料的3D印表机。

不久前被3D列印大厂Stratasys收购的以色列厂商Object，之前就开始研发多元材料的3D列表机，而与此一领域的无限想像创意应用一样，3D列印的多元材料应用，也不会被局限在单一层面的使用，Object的技术长Eduardo Napadensky就曾指出，多材料列印不仅要混合材料，还要创造出全新的材料，像是轻量与强度兼具，或是强度与延展性俱佳的材质。

不管是材料混合或是新材料的发生，对现今的3D列印业者来说，都是另一个全新范畴，而此范畴的专业需求，甚至远高于所有的3D列印技术，然而3D列印要成为各国政府与厂商希望中的「制造业未来」，这部份的研发势在必行，台湾以制造业作为经济发展核心，面对此一「制造业未来」的技术，必须积极参与布局，才能继续保有优势，不过台湾的技术向来长于IT，在材料科学方面较为短缺，未来除必须加强这部份的研发外，还须整合IT与材料两端技术，若未能提早切入，未来将优势尽失。