參觀TechShop三維列印製模示範

2012年底,筆者趁赴美國三藩市公幹之便,專程參加了一項由位於三藩市市中心霍華德街的TechShop舉辦的三維列印技術製模示範。TechShop是北美一家以會員制營運的自己動手(DIY)創意工作間連鎖店,為會員提供許多專業設計與製造的設備和軟件。
2012年底,筆者趁赴美國三藩市公幹之便,專程參加了一項由位於三藩市市中心霍華德街的 TechShop 舉辦的三維列印技術製模示範。TechShop 是北美一家以會員制營運的自己動手(DIY)創意工作間連鎖店,為會員提供許多專業設計與製造的設備和軟件,設施包括塑膠和電子實驗室、機械加工車間、木材店、金屬工作店、紡織品店、焊接機、激光切割機,甚至是水射流切割器等。我最感興趣的是一部包含先進功能的三維列印機技術機,以及一套設有立體激光掃描器的三維列印機技術系統。
 
當日, 示範人員把一枚汽車轉軸器部件放在立體激光掃描器下進行掃描;幾分鐘後,轉軸器的立體形像出現在列印機的螢光屏上。之後, 示範人員請觀眾建議所用物料及顏色並輸入資料。約過半句鐘後,參觀者中一人被邀請在成模車間的粉床上挖出印刷成品。吹去多餘的乾粉後,一枚與真品完全相同的汽車轉軸器立即呈現眾人目前,真是令人大開眼界!
 

印刷成本及售價低廉

 
自2003年以來,三維列印機的銷售一直上升,而售價及印刷成本則不斷下降,不少熱愛手工創作的自然趨之若鶩。最近,一些供設計者使用的個人三維列印機技術機充斥於手工藝市場,其售價已下降至1,000至2,000美元間。但這些入門產品大多以業餘手工創作者為消費對象。出於成本所限,這類產品的功能不算最先進,而能印刷的物品僅限於一些如杯碟廚具、鑰匙及聖誕飾物等的家居消費品。
 
雖說高端三維列印機技術系統因創新技術的衝擊和競爭,價格已大幅下降, 但功能比較完備和先進,且可用多類不同物料的三維列印機技術系統,其售價仍在數萬乃至十數萬美元之譜,對於一般工藝製作愛好者來說,這仍然是昂貴得不化算,何況還有一定的維護費用。可喜的是,隨近年對高端三維列印機技術服務需求的增加,許多專門提供三維列印機技術服務的連鎖店,已像雨後春筍般在北美各大城市蓬生起來了。去年底,台灣三緯科技推出全球最低價的三維列印機「達文西1.0」,售價僅為500美元, 在今年產量月上架亞馬遜網站,立即成為暢銷品, 可見全球自造者已隨三維列印機的普及而對桌面生產躍躍欲試。
 

三維列印技術應用廣泛

 
目前,三維列印技術的專業應用主要在於視像設計、工業品樣本/電腦輔助設計(CAD)、金屬鑄造、建築模型、工藝設計、時裝設計、地理空間、牙科及醫療外科等;其他應用包括複製古生物化石古生物和無價的考古文物,而在法醫病理學中,法醫官可從犯罪現場調查所得的證據重建嚴重損壞的骨骼和身體部位;整容外科醫生可以為病者度身訂造義顎及義肢。業餘的應用則多不勝數了,隨手工創作者的想像空間而定,三維列印機技術可用於設計和印刷各適其式的小玩意如玩具、益智扭木、家用工具和家居用品等。這些器材的用品也是創客空間用作培訓班練習的項目。
 
由於三維列印機不在乎產量,第一個所花費的成本和時間與第100個完全一樣,所以在這些趨勢,三維印刷賦予許多創新企業依賴的靈活性和可擴充性。此技術允許小型醫療產品設計公司訂製創新產品原型,及以合理的成本製造訂製牙模、及供外科置換的關節骨塊。例如美國的 Bespoke Innovation 就以三維印刷為病者提供量體訂造的假肢;另一個小企業 NervousSystem 專注於為個別客戶設計及生產限量版珠寶;又如荷蘭公司 LuxExcel 最近成功以將紫外線光固化成塑膠透鏡的「Printoptical 三維列印技術」製造閱讀眼鏡,所製成的透鏡表面很平滑,無須再進行拋光,該公司現正使用電腦化眼睛掃描圖,以三維列印機為客戶直接訂製處方鏡片及隱形眼鏡。
 

生物印刷或將面世

 
在上述三藩市 TechShop 的示範中,時近中午,有參觀者問示範人員能否印刷一客漢堡包作午餐,觀眾聞之哄堂大笑。示範者說應該可以,不過還要等幾年之後。也許不用等得這麼久,最近美國農業部批准了一份資助印刷可食用肉類研究的申請。這項研究的目的在於開發出創新的食用肉類生產技術,方法是基於一項稱為「生物印刷」(Bio Printing)的新型組織工程技術(Tissue Engineering)。
 
在這項技術中,由電腦控制的生物列印機,能從噴嘴把離散的多細胞的聚合顆粒,逐層沉積在按生物形狀和構造而設計的兼容性支架上,其過程有如早期的胚胎發育中,逐層細胞的排序和融合形成明顯的組織形態。在食品工業應用中,隨所用的細胞物料是牛肉、豬肉或雞肉細胞,由生物列印機印刷出來的可以是牛肉、豬扒或雞柳,至於味道與質感是否與天然肉類相同, 則須品嘗過才能下判斷了。

周博裕