從技術發展到技術應用,3D列印將成為製造業的下個起飛關鍵

《泛工業革命》一書中指出,3D列印應用也從「小量客製化」,逐漸轉向「適量客製化生產」。也是推動「工業 4.0」及「數位製造」的關鍵技術之一。
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3D列印浪潮持續了好幾年,有人說彷彿是場「科技泡沫」,只有技術卻難以發展,然而美國達特茅斯學院教授理察.達凡尼(Richard D’Aveni),在其所著《泛工業革命:製造業的超級英雄如何改變世界?》一書中指出,其實3D列印技術風潮早已悄悄轉變,從過去居家、小量生產的規模,逐漸轉而發展工業用設備;應用也從「小量客製化」,逐漸轉向「適量客製化生產」,讓工業製造的效率與品質,有機會在仰賴3D列印的技術下,獲得突破與進展。

行政院長蘇貞昌於 2019 年 3 月,曾在聽取科技部「積層製造(3D列印)科技推動現況與未來展望」報告後指出,3D列印是推動「工業 4.0」及「數位製造」的關鍵技術之一,更是智慧機械創新的重要應用技術,符合當前政府推動產業高值化、在地就業的產業創新政策目標。

而由經濟部工業局委託資策會服創所執行的「3D列印產業發展推動計畫」中,則更能具體凸顯政府深耕該領域對產官學界的影響與意義。該計畫 5 年來透過持續辦理的示範推廣課程與體驗活動,推動國內 3D列印技術發展及產學應用創作的知識與技能。此外也建立臺灣最具代表性的「FAST Lab 3D列印資源整合平台」,提供民眾 3D列印創作的分享與交流,並結合 Maker 社群及業學界能量,匯集相關工具和服務資源。同時,該計畫還積極透過舉辦各項 3D列印主題創作競賽,來鼓勵群眾創意發想與創意實踐,讓臺灣 3D列印好手能透過不同的練習與交流,加強技術應用,累積知識寶庫,也挹注國內產業發展動能,促進創新與轉型。

科技部依據市調機構「國際數據資訊」(International Data Corporation, IDC)報告指出,3D列印為創新應用技術,預估到 2022 年,全球產值達 227 億美元,應用範圍從製造業到醫療保健業、教育、專業服務及個人消費等,都有機會加入相關技術推動發展。

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Youbionic本身已有多年使用3D列印開發各式仿生手臂的經歷,上圖就可見到清楚的列印痕跡。(Photo credit/Youbionic官網)

以機器人領域舉例,義大利新創企業 Youbionic 於 2014 年開始研究仿生假手,近年又與知名機器人公司波士頓企業聯手,將機器狗 Spotmini 與一對用3D列印製造的仿生手臂結合在一起,讓Spotmini從機械狗變成「人馬」,這隻 Spotmini 可以乘載 14 公斤的負重、爬樓梯以及抓取物品,由於體型嬌小卻又擁有人類的手臂與手指功能,讓 Spotmini 可以到各種我們無法到達的地方,進行物品搬運、放置或是挪移等等精細工作。機械手臂與 3D列印的工作站也包括了 Stratasys、3D Systems、Voodoo、Sawyer 等都有案例可循,其發展能夠協助廠商進行客製化與自動化的生產。

行走型機械人因為發展門檻高,因此商業案例並不多,較多為研究單位發展原型使用。例如德國 Festo 的 3D列印機械螞蟻、Hershy,甚至是許多 3D列印的玩具機械人、機械手臂,都可在各 3D 圖庫平台直接下載後列印零件組裝。這些國外成功案例,足以讓國內企業進一步思考「3D列印」與機器人、物聯網或是其他產業接軌的可能性。

從技術轉應用,強調水平與垂直的產業整合

進一步分析,從資策會 2019 年針對 3D列印全球趨勢所發表的研究報告中可以發現,由於 3D列印在發展上以國防、航太、醫療、重工業等未來需求最具前瞻性。根據拓墣產業研究院產業分析師林建翰觀察,相對於汽車、太空等產業,在全球醫療領域中,臺灣無論是在實務發展與操作上都有優勢,因此運用 3D列印技術發展醫療應用、醫療植體領域,就相對具有代表性與可看性。

談到臺灣 3D列印產業這 5 年來的發展趨勢,「過去我們多專注於 3D列印的技術與居家型生產,但近年來則轉以技術應用與工業用設備為發展重心,由居家到工業、由技術發展到技術應用。」以居家到工業的趨勢來看,主要是顯示過去設備商多以小型、居家生產的設備為重心,這樣的產品相對價格低廉、容易讓新創產業入手生產自己的產品,然而這兩三年銷售不如預期,設備商則將重心轉往工業用產品,推動大廠進一步接軌 3D列印技術,用更有效率的方式生產產品。

其次「由技術發展到技術應用」為重要變化,過去全球更重視如何磨練 3D列印的技術發展,更快、更細緻、能列印更多不同的原料與素材,但現在風向則轉向技術應用,「國內 3D列印未來結合物聯網、機器人等產業應用發展的重點方向」才是關鍵。

接軌目標產業,讓 3D列印技術提升品質與效率

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相較於臺灣,歐美各國在運用 3D列印技術時,比較容易由這些巨型企業拉著整體產業向前跑,「巨型企業看到 3D列印的技術可用,他就有可能扶植新創企業一起製造研發新產品,」這種生產方式,就像是母雞帶小雞一樣,是臺灣相對來說較為弱勢的一環。

即便現況如此,還是不用太過灰心。過去政府初期以加強培訓人才作為基礎戰略,該路線是正確的,「技術人員夠不夠支撐產業需求很關鍵,」也因此,臺灣初步有為 3D列印發展打下基礎,「臺灣仍然有蠻多機會的,關鍵在於政府能不能有意識的將新科技導入、協助臺灣產業聚落升級,就有可能將新技術的優勢極大化。」

而臺灣在這波「國家級競爭」,自然也不能缺席,在 3D列印產業發展推動計畫期間,資策會也已看見 3D列印技術發展,與臺灣各產業跨域接軌的可能,包括像是物聯網、機器人、無人載具等等領域的技術應用,都有機會促進臺灣整體產業升級及轉型機會,我們可以如何結合 3D列印技術經驗取得優勢,協助產業在下一波轉型浪潮中,站到浪尖上,則成為下一個重要議題。 

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