2020年是個快走不送的年,對許多產業與個人來說都會是一個非常難忘的年份,甚至是一個非常艱難的年份。

對於智慧製造的核心工具3D列印產業而言,由於3D列印本身是個新興的產業工具也是屬於未來的製造業基礎核心,是自動化生產的重要元素,在幾乎是被按下暫停鍵的200年這個年分裡卻有異軍突起之勢,許多公司反而締造了成長的佳績。

3D Printing Media Network 12月發表的產業趨勢分析書裡,對於旗下長期觀察採訪的公司的營業狀況提出相同的看法與報導。業界的領導廠商如Vexeljet 在第三季交出成長64%的好成績, SLM solutions與同期上半年相比甚至有近乎一倍的成長, 其他如HP、Carbon、Origin technologies等公司都有顯著的成長。 主編Tess Boissonneault長期在第一線活動報導業界動態,利用產業別來分享了一些值得特別一提的代表性案例,一起來看看。

汽車產業 Automotive

福斯集團旗下的布加迪超跑(Bugatti) Bolide堪稱是2020汽車產業的代表作,他們向來積極利用3D列印技術製作的鈦金屬零件來運用在量產上取得先機,比如像是剎車卡鉗。今年,布加迪實驗性的製作了超輕量零件來搭配急需減輕車體重量的跑車,結果是這輛重量只有1240kg的跑車不僅在利曼賽車創下一圈3分071的佳績,也跑出時速500公里的速度。這輛賽車使用了鈦合金螺絲與扣件,也利用3D列印技術製作出厚度只有0.5mm的結構件。同時也利用複合製作技術完成長度50公分的碳纖維+鈦合金的後傳動軸零件。為業界展示了如何使用超輕量的鈦合金零件成功的提升功率重量比的新章(weight-to-power ratio)。

醫療產業 Medical

PEEP mask printed by Materialise

無庸置疑,今年的醫療產業都圍繞著這個世紀傳染病毒Covid-19,今年三、四月醫療供氧面罩面臨缺貨危機時,3D列印的零件小兵立大功,這也顯示日趨成熟的3D列印技術確實在傳統的製造供應鏈斷鍊時可以補位替代。

消費者產業 Consummer

消費者產品範圍極廣,有時難以定義,今年我們決定比較具有代表性的作品是利用3D列印技術來生產的e-bike 腳踏車。今年七月由矽谷的公司Superstrata發表的eBike是使用3D列印技術採用碳纖維材料一體成形的車身設計,這也就是說車身本身並沒有使用焊接或螺絲接合,單一零件的車身本身十分堅固除了耐撞也相當輕量。

車輪本身也利用了3D列印技術的客製化優勢,配合使用者需要的高度、重量或配合身體的高度,當然如果需要特別調整的角度或位置也在客製的選項裡。如此可以高度化客製的腳踏車當然有其獨特的消費客群,這個產品預計在12月開始發售。

航太產業 Aerospace

Boom Supersonic XB1 supersonic

雖然我們已經經常報導航太業使用3D列印技術,但是今年十月份由新創公司 Boom Supersonic開發的載人飛機XB1足以成為航太業使用3D列印技術的亮點。原因是這架BX1使用鈦合金材料3D列印零件在引擎硬體、環控系統與結構支件。BX1也是全世界第一架獨立開發的超音速噴射機。

先進材料 Advanced Matreials

複合材料的發展與應用一直是這幾年3D列印行業的關注焦點,來自義大利的公司Moi Composites成功的利用3D列印技術生產製造了以碳纖維為材料的快艇,長度有6.5公尺寬約有2.5公尺,這艘在今年秋天發表的快艇的船殼是獨特曲面的設計,無法以傳統的製造方法來完成。跟其他在本刊發表的作品一樣,這艘船的完成也展露了3D列印技術在造船業的應用潛力與可行性。

建築產業 Construction

Image from Dimensional innovations

這項作品可能因為缺少了營建業的主要材料"水泥"而難免造成一些爭議,但是我們可不想錯過這件我們2020年最喜愛的焦點作品。

這項高達28.3公尺(93foot)的巨大火炬放置在全新打造並甫於今年完工的美式足球拉斯維加斯突襲者隊體育館(Allegiant Stadium),是由德州的設計建築公司Diemensional Innovations所啟動的專案。這個巨大的設計當然也是採用了3D列印技術,由擅長大物件列印的Thermwood使用獨家的LSAM技術來列印出多達225個3D模組組合而成,每個模組重達約160公斤,使用的是含碳纖維的PC複合材料。

齒科應用 Dental

齒科醫療行業在今年展現出與3D列印技術更多的合作與應用。今年夏天奧地利的陶瓷3D列印公司Lithoz與瑞士的陶瓷移植專家Dr. Jens Tartsch合作,透過彼此的技術強項將醫療等級的陶瓷材料的優異性與具有高度自由度的3D列印技術相結合,共同開創出更優異的植牙體能像傳統植牙體那樣與人骨結合。

儘管3D列印技術問世已經40年,3D列印技術的應用才剛進入第 一個十年。面對新冠病毒(COVID-19)危機的同時,某種程度3D列印技術展現了替製造業供應鏈斷鍊補位的角色,也同時督促我們做出不同的思考,推翻舊有的框架作出創新。這或許也說明了3D列印技術將在新的2021年扮演更重要的角色,讓大家重新思考製造業的定義,面對貢多的個人化(客製化)需求,面對地球生態改變的同時我們也沒有時間再去浪費地球的資源,因為我們的未來充滿了許多未知,這是一個需要改變的機會與挑戰的年代。試想,Apple在2000年網路泡沫後發表了iPod;Airbnb在2008金融危機時啟動了他們的商業服務模式;而阿里巴巴Alibab則是在當初SARS來襲的2003年開始線上電商服務。

在此借用 Materialise的CEO Fried Vancraen說的話,“在這個波動巨大的時代,我們必須採取大膽的措施並且偋棄不適用於未來的東西。我們需要串接技術的核心價值像是利用加法製造技術來向前擁抱不同的思考模式來產生重要的影響力。" 而我們當然相信3D列印技術能產生重大的影響力並帶給使用者更佳的選擇性。

從另一個角度來看,COVID-19可以說是加速了我們數位化的腳步,在人類面對氣候暖化危機的同時,人類確實感受到了一些壓力也迫使我們重新思考我們現在的經濟與產業環境。面對持續發生的危機,我們不能不做任何改變,我們必須重新審視我們產業的現況並找出解方來面對這些挑戰。

以知名的航太企業空中巴士(Airbus)為例,他們最近發表了開發以氫能源發動的商用噴射客機計畫,完全直接跳過了過度的混用版本,這是一個很大的躍進,代表著人類可以在2035年看到第一架零排放、環保的飛行機。3D列印技術當然會在實現這個重要里程碑的計畫中擔任不可或缺的角色。

從本刊的全球客戶抽樣訪談結果數據顯示,有超過半數的公司回覆未來會加快創新的腳步,由於新冠病毒的影響,在健康與醫療相關產業被預測是在未來五年內會出現最具有創新方案的產業。問卷訪談中幾乎所有的企業都同意數位製造工具將會是推動經濟成長的重要推手,而有將近7成的企業將會在2021年投入預算在數位工具上,其中有85%預計提高預算投入在3D列印技術的導入。

個人化與客製化產品的應用也是3D列印行業的必然趨勢,更多樣的材料應用與愈趨成熟的硬體設備,3D列印不是一鑑完成的產業(那將會極其無聊),軟體、硬體、材料、參數的設定、應用與操作都是製造流程的一環,讓客製化變得更快速更平價同時也達到可靠的品質要求。

2020年因為新冠病毒,供氧面罩讓3D列印技術瞬間爆紅,也讓人思考傳統製造業的危機與轉機。減少資源浪費已是當今人類社會的全體共識,3D列印技術能夠協助企業隨印隨用減少不必要的浪費自然會有它的戰略地位,我們可以預期會有更多的企業投入更多預算與資源在導入與學習3D列印技術的使用。

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