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自造时代 印出新兴商机
直接制造创造无限可能

【作者: 丁于珊】2015年07月09日 星期四

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经过近几年的发展,3D列印已成为全世界的潮流,在不少的科技大展中,都能见到3D列印展出,规模也从少数几家厂商成长至今已有数百家大小厂商参与其中,甚至成立专门展区。


而3D列印的应用范围更遍及工业制造、医疗、汽车、航太、消费等领域,并且延伸至教育,各国政府也纷纷提出3D列印投资发展计画,例如美国总统欧巴马喊出投入百亿美元,开拓3D使用者,台湾政府今年也计画补助10亿元在3D列印软硬体研发与教育应用。由3D列印所带起的数位直接制造一词(Direct digital manufacturing, DDM)也跟着备受注目。



图一: 3D列印的应用范围遍及各个领域,甚至在时装也有不少设计师使用3D列印印制衣服。
图一: 3D列印的应用范围遍及各个领域,甚至在时装也有不少设计师使用3D列印印制衣服。

毫无疑问的,市场一致看好3D列印将会改变未来制造方式,欧巴马所提倡的制造业回流,其中一部份就得仰赖3D列印的帮忙。 3D列印实现了数位直接制造的可能性,让即使非专业人士也能简单的自己制造产品,也让大工厂变成小工厂,甚至小到家庭工厂。德州仪器台湾区总经理李原荣指出,当有了3D列印、CNC、雷切等工具机,使用者可以去做少量多样化的产品,而消费者看到具备创意与差异化的产品,自然也愿意用更高的价格去购买。



图二: 比起传统的制造模式,数位直接制造其中一个优势是可以印制出传统制造方式难以实现的结构,增加设计上的可行性。
图二: 比起传统的制造模式,数位直接制造其中一个优势是可以印制出传统制造方式难以实现的结构,增加设计上的可行性。

比起传统的制造模式,数位直接制造有许多的优势,例如小量客制化、降低前其生产成本、更好的库存管理、材料浪费量也更低,并且能更及时、快速的生产产品,加快产品开发时程,且可以印制出传统制造方式难以实现的结构,增加设计上的可行性。


CloudDDM 打造未来工厂

在越来越多的企业引进3D列印技术,也证明了其发展潜力,而商业模式也逐渐成形。美国物流巨头UPS Store已经在去年宣布,在美国的100家UPS Store门市中加入3D列印的服务,而今年他们又宣布将在位于肯塔基州的UPS全球物流中心引进新创企业CloudDDM的全自动化制造设备,打造一座3D列印工厂。



图三: UPS Store在其全球物流中心内引进CloudDDM的3D印表机,打造一座3D列印工厂。
图三: UPS Store在其全球物流中心内引进CloudDDM的3D印表机,打造一座3D列印工厂。

CloudDDM是一间3D列印的新创公司,其公司名称中的DDM就是意谓着数位直接制造,他们所谓的全自动化制造设备就是3D印表机。在UPS Store里的这座3D列印工厂中,CloudDDM将布署100台3D印表机,一周7天、每天24小时全天运作,整间工厂只需要3名员工8小时轮班。


CloudDDM下订单的方式也非常简单,客户只需要使用自己的电脑、平板电脑等设备在CloudDDM的线上网站上传产品的3D蓝图,选择好材料、颜色、数量等列印细节,并且填好收货地址及支付方式,就能完成一张订单。 CloudDDM创办人之一Mitch Free表示,3D列印工厂可以生产少至1件,多达1000件的产品,不仅能将传统制程所需一周的生产时间减少至24小时,同时还为客户节省了50 %的成本。



图四: CloudDDM主要的目标客户是需要快速、小量以及客制化生产的设计团队,并透过UPS Store的物流可以将产品快速送达至客户手中。
图四: CloudDDM主要的目标客户是需要快速、小量以及客制化生产的设计团队,并透过UPS Store的物流可以将产品快速送达至客户手中。

CloudDDM主要的目标客户是需要快速、小量以及客制化生产的设计团队,Mitch Free表示,这些客户通常需要高品质且结构完整的零件,这是一般消费型3D列印机比不上的。 Mitch Free补充,目前在许多公司内部都有3D印表机来列印粗糙的原型,但若要印制品质更高的产品,通常会采用外包的方式,这也正是CloudDDM商机所在。而进驻UPS Store的物流中心,让CloudDDM的服务可以拓展至全球,且可以将产品快速送达至客户手中。


CloudDDM并不是唯一一间提供3D列印服务的公司,不少科技大厂也早已意识到3D列印的发展潜力,即早布局市场,例如亚马逊也早已在去年宣布推出3D列印的线上商店,并且有多达两百种的产品可供选择,包含珠宝、玩具、模型、家具等。用户可在线上订制个人化商品,从材质、颜色、尺寸、设计风格等。


亚马逊此举也意味着世界最大的零售商认可数位直接制造将会改变未来产品制造以及设计模式,透过3D列印,使得一次性或者小量生产的产品更为经济实惠。


平价化3D印表机 掀起制造革命

而根据材料及制造方式的不同,3D列印也分成多中不同的技术,如SLS、SLA、FDM等,这些不同的技术也各有不同的公司拥护,并且也各有不同适合的应用领域。就目前来看,在消费型机种中,以FDM最为普遍,在多家3D列印大厂不断努力之下,价格也已下降到较为大众所能接受。


不过,随着SLA相关专利近年来陆续到期,光电协进会产业研究组产业分析师林建翰指出,光固化的3D印表机价格将会开始下降,且逐渐接近FDM,这将为3D列印带来更多元化的应用。相较于FDM,光固化技术不仅精细度较高,且印制出来的成品也较为坚固,因此能够用于精密机构设计、医疗应用(如齿模)、珠宝设计、造型艺术、教育学术等专业市场。



图五: 目前有不少团队致力于研发平价化的金属3D印表机。
图五: 目前有不少团队致力于研发平价化的金属3D印表机。

在金属材料的部份,比起FDM或光固化技术,在精确度上提高了不少,应用范围也更广泛。只是金属成品的3D印表机价格动辄数千万,是一般中小型企业或个人难以负担的起的价格。不过这样的情况也正在改变中,已有一些研发团队开始研发平价化的金属3D印表机,例如日前曾在Kickstarter募资的澳洲新创公司Aurora Labs,计划推出售价约为4000美元的金属3D印表机,其目标就是要将金属3D印表机推向消费性市场(后来因缺少产品原型及量产可行性低而取消及资计划)。


除此之外,密西根科技大学Pearce Research Group也在日前启动了开源金属3D列印机的研发计划。研发团队希望能将金属印制的成本降低至2000美元以下,借此帮助农民(特别是在发展中国家)生产一些低成本的农具。 Pearce团队指出,开源的3D印表机可以帮助农民以较低的价格取得必需的工具,且这台3D印表机将以太阳能的方式供电,这可以帮助全球超过12亿没有办法获得稳定电力的人也可以使用3D印表机。


转型软硬整合 3D列印厂挖掘新商机

随着3D印表机的价格不断下降,并且从列印装饰性元件进步到可列印功能元件,都为3D印表机带来非常大的突破,尤其当功能性元件可被印制出来,其影响将会非常可观。不过就现阶段而言,3D列印虽然已能够实现DDM,但仍然只局限于工程师、Maker等特定族群,要真正普及至一般使用者还有一大段距离需要努力。



图六: 3D印表机以能够用来印制功能性元件。
图六: 3D印表机以能够用来印制功能性元件。

对于一般使用者来说,使用3D印表机一大瓶颈是图档来源不足,相较于2D印表机,3D建模更为困难,且步骤繁复。除此之外,XYZprinting市场开发处资深经理舒家诚指出,包含印制产品的速度以及精确度也都是目前3D列印还难以大规模普及于市场的原因之一。


对此,有不少3D列印大厂也正致力于推出更快速方便的3D建模方式,UL亚太区事业发展经理陈立闵指出,未来3D列印获利的最大来源将不再是机器本身或耗材,而是图档资料库。用户可自图档资料库当中得到高品质、能够使用且安全性的图档,另一方面,厂商也可由资料库中管理使用者下载的图档,甚至制作使用履历。因此,目前许多3D列印厂商都已开始转型,除了硬体销售之外,也开始建立自家的资料库。


随着3D印表机逐渐走入消费市场,势必将带来更多元化的制造方式,带来新的产品设计、制造模式,改变现有的制造业生态体系,由3D列印所产生的新创商业模式才正要开始。


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