第三次工業革命--3D列印
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- 今周刊849期
- 2013/3/2
科幻片中常見的「無中生有」場景已在現實生活裡一一實現！只要一台電腦、一部３Ｄ印表機，獨一無二的iPhone機殼、Ｆ１賽車、槍枝，甚至是人體器官……，未來隨手自製各種生活用品都不再是神話。
3D列印
3D列印（英語：3D printing），即快速成形技術的一種，它是一種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。過去其常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，現正逐漸用於一些產品的直接製造。特別是一些高價值應用（比如髖關節或牙齒，或一些飛機零部件）已經有使用這種技術列印而成的零部件。「3D列印」意味著這項技術的普及。
3D列印通常是採用數位技術材料印表機來實作。這種印表機的產量以及銷量在二十一世紀以來就已經得到了極大的增長，其價格也正逐年下降。[1]
該技術珠寶，鞋類，工業設計，建築，工程和施工（AEC），汽車，航空太空，牙科和醫療產業，教育，地理訊息系統，土木工程，槍枝以及其他領域都有所應用。
一般原理
3D列印的設計過程是：先透過電腦輔助設計（CAD）或電腦動畫建模軟體建模，再將建成的3D模型「分割」成逐層的截面，從而指導印表機逐層列印。
設計軟體和印表機之間協作的標準檔案格式是STL檔案格式。一個STL檔案使用三角面來近似類比物體的表面。三角面越小其生成的表面解析度越高。PLY是一種透過掃描產生的3D檔案的掃描器，其生成的VRML或者WRL檔案經常被用作全彩列印的輸入檔案
列印過程
印表機透過讀取檔案中的橫截面訊息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地列印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而製造出一個實體。這種技術的特點在於其幾乎可以造出任何形狀的物品。
印表機打出的截面的厚度（即Z方向）以及平面方向即X-Y方向的解析度是以dpi（像素每英寸）或者微米來計算的。一般的厚度為100微米，即0.1毫米，也有部分印表機如Objet Connex 系列還有3D Systems' ProJet 系列可以列印出16微米薄的一層。而平面方向則可以列印出跟雷射印表機相近的解析度。列印出來的「墨水滴」的直徑通常為50到100個微米。 用傳統方法製造出一個模型通常需要數小時到數天，根據模型的尺寸以及複雜程度而定。而用3D列印的技術則可以將時間縮短為數個小時，當然其是由印表機的效能以及模型的尺寸和複雜程度而定的。
傳統的製造技術如注塑法可以以較低的成本大量製造聚合物產品，而3D列印技術則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產數量相對較少的產品。一個桌面尺寸的3D印表機就可以滿足設計者或概念開發小組製造模型的需要。
歐巴馬在今年２月的國情咨文上提到３Ｄ列印，希望重拾美國製造業風光；鴻海董事長郭台銘也下令旗下各事業部主管展開３Ｄ列印探訪之旅。第三次工業革命正啟動中...。
「午安！」一走進店裡，店員笑吟吟地送上問候，周一中午的上班時刻，店裡泰半座位都被坐滿了。這家位在日本東京澀谷的FabCafe咖啡廳，空氣中飄著咖啡香，一切看起來就跟一般咖啡廳沒兩樣。然而，這家咖啡廳在過去兩個月裡，受到許多科技部落客關注，甚至連美國頗具盛名的科技網站「The Verge」都特地撰文介紹。究竟FabCafe特別在哪裡？
就像「The Verge」報導開頭寫著，在東京，實在不缺咖啡廳，但是這家FabCafe，卻有著那麼一點不同。店裡頭擺著大大的一台雷射切割機、不算小的投影螢幕，這些可能讓你摸不著頭緒。但是，我們把時間倒退回到一個月前的西洋情人節，FabCafe推出了一項特別的服務：做一個人像巧克力。
如果每到情人節，你都得傷腦筋要送什麼禮物給另一半，或許，你可以嘗試FabCafe的這項特別服務，只要掃描你的臉部，FabCafe就能為你量身打造一個擁有你臉部表情的人像巧克力，送給情人，保證讓你的情人驚喜萬分。
街角的咖啡工坊 讓更多人一起玩科技
聽起來很科幻、很瘋狂，但是三月二日，FabCafe再推出第二個驚喜，這次，他們要掃描全身，替你做一個全身的人像軟糖。短短兩天內，就有超過五十個人報名，卻只有九個幸運兒可以體驗這項服務。
想知道FabCafe怎麼辦到的？那你就得好好認識這項被喻為可能開啟第三次工業革命的新技術——３Ｄ列印。為了一睹FabCafe如何走在趨勢前端，本刊採訪團隊親自飛到日本，專訪FabCafe背後團隊。
「一年前，這裡其實是我們的會議室。」有著透明的大面玻璃窗，坐落在街角最顯眼的位置，日本設計公司Loftwork創意專案協調師鈴木真理子說，作為一家具有實驗特性的設計公司，他們時常舉行大大小小的「工作坊」，邀請朋友來體驗。「那時同事說，為什麼我們不把這裡改成咖啡廳，讓更多人可以跟我們一起玩？」
就是這個靈光一閃，讓Loftwork的老闆們決定要開一家具有實驗性質的咖啡廳。一開始，店裡只提供雷射切割服務，不論是牆上擺的木頭雕刻，或是高掛有著精緻雕花的牛仔褲，只要消費者提前預約，就能在FabCafe玩雷射切割服務。
去年十一月，他們有了更多新點子，LoftWork找來３Ｄ印表機經銷商iGUAZU與３Ｄ列印顧問公司K’s Design Lab合作，希望透過體驗的方式，讓３Ｄ印表機走入消費群眾，「不再只是大公司才能玩３Ｄ列印，一般人也可以玩。」K’s DesignLab執行長原雄司透露，近五個月來，超過五百人參加K’s Design Lab與FabCafe一起推的workshop，裡頭就有五個消費者下訂購買３Ｄ印表機回家做。
就在FabCafe推出３Ｄ列印實驗工作坊後，FabCafe迅速在全球暴紅，每天都有接不完的電話，就是想複製FabCafe的商業模式。「我們想要傳達這種實驗性質的概念，讓更多人可以一起玩。」鈴木真理子說，所以，FabCafe很早就確立第二家店不會在日本的策略，而是要拓展到其他國家去。
趨勢：製造業回流先進國家
一旦３Ｄ列印被廣為接受，那麼對世界的意義會是什麼？
英國拉夫堡大學３Ｄ列印專家理查海格（Richard Hague）表示，３Ｄ列印對經濟有深遠的影響，企業再也用不著把各種商品堆積在倉庫中，再將其配送出去，因為，產品可以按照用戶需求在當地列印出來。這種類型的３Ｄ列印模式，不但大規模減少倉儲需求，也削減運輸成本。
他並認為，３Ｄ列印還可以幫助美國將製造業從海外遷回，「海外製造已經沒有任何優勢，只會導致運費增加。」目前，蘋果公司的產品，幾乎全在鴻海中國工廠裡的數萬條生產線上組裝，員工數十萬人。但如果３Ｄ列印技術進一步發展，不用將生產基地集中在人工便宜的中國，也能將產品送到全世界顧客手中。
波士頓諮詢集團認為，到二○年，一○％～三○％由中國進口的物資，將改由美國製造，美國一年將增加二○○億到五五○億美元的經濟產出。
編按：本文摘自3月27日出刊之《今周刊》849期封面故事「3D列印入侵」，同期相關系列報導有「改變所有產業的『自造者』革命」、「３Ｄ列印跳脫框架 賦予傳統商品新生」、「玩具車、手機殼、眼鏡架、鈕扣隨印隨用」、「３Ｄ列印快速翻製素還真公仔」、「金飾設計不再受限模具 神像金身完美無瑕」、「緊跟３Ｄ風潮 台灣廠商加快腳步」，更多內容請參閱本期《今周刊》。
玩具車、手機殼、眼鏡架、鈕扣隨印隨用
如果你有一台３Ｄ印表機，你會拿它來做什麼？印一個專屬於自己的手機殼，替兒子印出一台玩具車，替老婆壞掉的眼鏡架印一個新的零件，這些東西都真實地存在於日本手作達人毛利宣裕的家。
距離東京一個半小時車程，為了一窺３Ｄ印表機為日本人家中帶來哪些革命性的改變，《今周刊》採訪團隊來到位在橫濱的毛利家。木造房子、簡單空間，隨處可見都是毛利宣裕親手打造的木製餐桌與櫥櫃。對於一個喜歡動手做家具的人來說，最近五個月來，他的生活有了重大的改變，原因是——「我們買了一台３Ｄ印表機。」毛利宣裕說。
放棄買機車 改買３Ｄ印表機
桌上一字排開，玩具車、玩具鴨、手機殼、眼鏡架、鈕扣等等，這些都是毛利宣裕用３Ｄ印表機「印」出來的。會買下一台３Ｄ印表機，故事要從去年十一月的一個夜晚，兩個男人在居酒屋裡的對話講起。
毛利宣裕，三十九歲，３Ｄ印刷技術的專業工程師；山田真次郎，六十三歲，日本老牌模具廠ＩＮＣＳ創辦人。他們曾經是一起在ＩＮＣＳ打拚的同事，也是多年好友，「毛利先生從大學畢業，就到ＩＮＣＳ來工作，我們交給他的任務就是開發３Ｄ印刷技術，一頭栽進去就是十七年。」
深圳Ａ股掛牌的指標股大族激光，自去年十二月以來，短短三個月漲幅高達一倍。甚至在大陸，有企業只宣布投入３Ｄ列印研發，就連漲好幾支停板，這樣的場景，與當年網通熱潮頗為相似。
創投積極在３Ｄ列印卡位
過去一年，３Ｄ列印迅速成為美國創投界最夯的題材，創投捧著大把鈔票，狩獵範圍從機台設備商、代工服務商到應用３Ｄ列印廠商。例如○七年才從飛利浦分割出來，有「３Ｄ列印Amazon」之稱的３Ｄ列印服務商Shapeways，繼一○、一一年分別完成六○○萬和五一○萬美元的融資後，一二年六月又獲得了六二○萬美元融資補充。據了解，新一輪增資的股價，比最早一批高出十倍之多。
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