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聽過但你看過嗎?四種主流的 3D 列印實況一次看!

文/Fungus

 

「你知道 3D 列印嗎?」「當然!現在誰不知道啊?不就是把東西一層一層疊起來……」。隨著專利過期、自造者運動興起、媒體大量傳播,幾年之間「3D 列印」成為了家喻戶曉的名詞。但除了部分可能因為工作、或對這種加工方式抱著極大好奇心而去認識接觸的人以外,大多數的人們都在不當的渲染報導之下對 3D 列印產生錯誤的理解。他們常以為 3D 列印無所不能,上至太空下至盤中,從火箭到食物什麼都可以輕鬆印出來;對列印的方式、種類、材料、加工限制等一無所知。

credit: flickr
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所以說,到底「3D」怎麼「列印」呢?現今存在著許多不同的 3D 列印技術,但他們共通的概念都是將原料逐步「加」上去,與使用已久的數位製造法如 CNC 車削、铣削等將大塊原料慢慢刪減為小件成品的正好相反;而不同時代對 3D 列印這種使用「加法」的技術也有著不同的稱呼,如「快速原型」、「積層製造」和大家最熟知的「3D 列印」,這些名詞最終都在美國材料和試驗協會(American Society for Testing and Materials, ASTM)的正式定義之下,統稱為「加法製造」(Additive Manufacturing, AM)。只是我們在口語上還是習慣稱為 3D 列印,而這樣的用詞也比較容易理解。

credit: pixabay
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無論是減法還是加法,要用數位機具加工的首要條件是取得欲加工物件的數位模型。很多人誤以為只要取得物件的照片就可以使用,這是錯誤的;數位模型是包含三維座標的立體模型檔案,而模型繪製的軟體也很多,如 Blender、Rhino、SketchUp、Solidworks、AutoCAD、PTC Creo 等族繁不及備載。當有了檔案之後,就可以送到 3D 列印機進行加工啦,如果沒有自己的設備也沒有關係,可以到現在廣為分布的自造者空間去尋求協助,也可以使用如 i.materialise 等線上的服務。而這個從模型到一層層列印的過程就如動畫所示,這裡是以雷射燒結式的 3D 列印作示範。

除了動畫中的雷射燒結方式,還有許多其他種類的 3D 列印。以下所要介紹的四種列印方式,便是現今發展最成熟、使用最廣泛,各自在不同領域及用途中發光發熱的 3D 列印。

雷射燒結(Laser Sintering)

這種列印方式,是以雷射產生的能量來將粉末狀的原料燒結,接著再覆上一層新的粉末,如此反覆進行。最終完成的物件會埋沒在其它未經燒結的粉末之中,必須以人工的方式去除粉末、挖掘出來。目前已能配合使用的材料包含:高分子材料、金屬材料、橡膠材料等,新聞報導中出現的 3D 列印引擎、渦輪常採用這種方式製作。

熱熔式沉積成型(Fused Deposition Modeling, FDM)

熱融式沉積成型便是目前最廣為人知、最廉價也最廣泛分布的 3D 列印了,可以說是自造者空間的基礎設備之一。原理是將輸入的線材經由加溫熔化,隨著噴頭的移動然後擠出、逐層疊加。最常見的材料為 ABS 以及 PLA 這些熱塑性高分子材料,當然現在也陸續出現許多經由加料來改質的產品,讓他們有各種顏色、甚至產生夜光、具有磁性、遇熱變色等各種效果。

光固化成型技術(Stereolithography)

還記得蛀牙時,牙醫會把蛀蝕的部分磨除,然後填上樹酯、用 UV 光照射固化嗎?這種技術使用的材料便是類似的光敏樹酯。在樹酯槽中照射特定波長的光線固化物件、然後移動已固化的部分來騰出一些空間給未經固化的樹酯,如此反覆進行。能配合使用的材料除了有一般的光敏樹酯、固化後具有彈性的樹酯、還出現了可供鑄造的類蠟材料,為金工飾品的製作打開了一道全新的大門。

ColorJet Printing

ColorJet Printing 比較沒有一個常見的中文譯名,但顧名思義其最大的特色是能列印全彩的成品。加工方式與雷射燒結十分類似,都是將粉末狀的原料結合;但 ColorJet Printing 是使用黏著劑來結合粉末,並同時在噴塗的時候混入墨水,因此可印製美麗的全彩成品。雖然使用的原料以石膏粉末為主,成品較不適合作為機構件使用,但作為球鞋或其他注重色彩表現的產品打樣倒是十分合適。

以上所介紹的便是現今最常見的幾種 3D 列印方式,你的心中一直有什麼想法想實現嗎?現在應該更知道自己的點子適合用什麼方式來加工了吧?當然,還是要強調 3D 列印只是工具,並不是什麼特殊的賣點;你必須知道自己為何而印?如果想藉此有一番作為,也不要忘了一些關於 3D 列印與創業的基本認識,剩下的就是勇敢去實現自己的夢想吧!

 

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credit: pixabay

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