應重視3D打印機影響

一、 3D打印機時代 

政府官員需要有敏銳的觀察力及前瞻性，才能帶領國家進入繁榮富庶的社會，人民才能安居樂業，台灣的經濟不好有許多原因，教育只重形式不求實際，教育部官員與經濟部無交流，不知國際大方向，當然抓不到關鍵的環節，結果就是虛耗了!3D打印機不但可製造出一模一樣的小零件，也可仿造出飛機大型設備及生物科技的許多商品，具有很大的經濟及軍用潛力，但台灣國內很少有官員及媒體討論3D打印機的發展未來。一般人熟悉的列印機是用墨水或碳粉印在紙張上即所謂2D列印，3D打印則是用不同的材料照電腦輸入的資料一層一層塗抹最後成為立體實物，可真正使用。3D打印機的發展已經有30多年的歷史，但發展一直比較緩慢。近幾年隨着材料和技術的不斷進步，3D打印行業才得到了突飛猛進的發展；尤其是傳統製造行業轉型升級遇到瓶頸和國家對3D打印行業的政策扶持，恰好3D打印在產品個性化和柔性化製造方面的突出優勢，因此得到越來越多企業的重視和追捧。

大眾對3D打印的認識存在兩個問題，對其稍微了解多一點的人認為，3D打印的產品粗糙且速度慢，無法有廣泛的應用；而對其未深入了解的人認為，3D打印無所不能，沒有不能生產和製造的產品，兩者皆不正確，因為3D打印已經開始融入在我們的生活裡面了。 

二、3D打印機工作原理 

                   3D打印機的觀念起源於19世紀末的美國，在20世紀發展，而在 本世紀產生了廣大的市場，3D打印機與傳統打印機最大區别在於它使用的“墨水”是實實在在的原材料。在3D打印時，軟體通過電腦輔助設計技術完成一系列數字切片，並將這些切片的信息傳送到3D打印機上，後者會將連續的薄型層面堆疊起來，直到物体成型(圖2)。堆疊薄層的形式有多種。有些使用“噴墨”的方式。例如，一家以色列3D打印機公司使用噴頭將一層極薄的液態塑料物質噴塗在鑄模托盤上，此塗層接著被置於紫外線下處理。另一家美國公司使用“熔積成型”的技術，整個流程是在噴頭内熔化塑料，然後通過沉積塑料纖維方式形成薄層。還有一些系統使用粉末微粒作為打印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成極薄的粉末層，然後由噴出的液態粘合劑固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結”的技術熔鑄成指定形狀。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打印技術則可以以更快，更有彈性以更低成本生產數量相對較少的產品。 

三、3D打印機的用途 

(一)工業方面

    進的3D激光打印機，不僅可以燒結或融合塑料、蠟和砂子，還可以直接燒結金屬。日前中國公開展出的3D打印一次成型的戰鬥機機身橫框，外形應為殲20或殲31隱身戰機，中國大陸第一款本土商用客機C-919、第一款艦載戰鬥機殲-15、多用途戰鬥轟炸機殲-16、第一款本土隱形戰鬥機殲-20及第五代戰鬥機殲-31的研發均使用了3D打印技術。傳統飛機製造業不僅耗時久，而且浪費太多材料。一般只有10%的原材料能被利用，剩下的在鑄模、鍛造、切割和拋光工序中就損失了。3D打印技術可加快新一代飛機的研發，3D打印技術可節省時間和材料，研究人員能短期內輕易打印出組裝樣機所需的各種高端、精密的零部件。沒有制模和其他複雜的傳統工序，造樣機的成本要低很多，      台灣空軍購機困難，零件取得不易，如果能充分吸收3D打印技術，則零件可輕易複製，對於戰鬥機的維護甚有助益，也可利用3D打印技術從事飛機研發工作。    利用傳統方式製造模具往往需要長達數月之久，這必然影響產品的更新速度。尤其是近年來受到互聯網行業的發展影響，產品的更新疊代速度變的異常快速；用戶的需求也變的多樣化、個性化。如何在快速變化和個性化中速度獲得市場， 3D打印技術恰好可以解決產品個性化和市場快速變化的問題。3D打印技術不需要模具就可生產，可快速製造出小批量產品，極大的降低了產品研發成本。產品的造型和創意將會層出不窮，傳統製造會實現真正的智能化、數據化和自動化。 

(二)可製造食物

          美國航空及太空總署向3D打印機廠商系統與材料研究公司(SMRC)提供12.5萬美元，資助其研製3D食物打印機。打印機可以用油、蛋白質粉和碳水化合物的料盒打印食物，這對太空人尤其方便，利用3D打印機可在太空準備任何食物。 

(三)可製造人體器官

          美國研究人員用3D生物打印技術，利用含有牛耳活體細胞的“生物墨水”，成功打印出人体耳廓。無論是功能還是外表，均與正常人的耳廓十分相似。下一步，研究人員計劃利用患者自身的耳朵細胞，打印人造耳廓進行移植。這令整形行的未來產生遐想。醫學界目前使用的人造耳廓是質感與人耳差異較大；二是會給患者造成肉体傷害，3D生物打印技術製成的人造耳廓，則没有上述之虞。作為具有開創性意義的技術，3D打印必將對整個醫界帶來深遠影響。    

(四)教育應用

         3D打印對教育的影響很多，讓孩子更加直觀的認識到事物從無到有的製造過程，3D打印讓更多的孩子，可以直接參與到生產製造過程中來，從小就可以體驗到更多的創意，也可以挖掘出更多的發明和創造。3D打印將會是引領時代進步和社會新變革的主要技術力量，它的作用遠非互聯網技術所能及。

(五)個性化定製

           隨着社會發展，人類的需求變的個性化和小量化， 3D打印產品的個性化定製是個性化時代的開端。3D打印對於個性化定製帶來的將是巨大的影響，主要反映在個性化工藝品、服裝首飾及藝術品創造等，利用3D打印技術大多數作品可以輕鬆被製造出來，同時可以以極低的成本和極快的時間製造出來。 

(六)醫療方面

          3D打印對於醫療方面的影響主要表現在以下幾個方面：

1、 手術試驗

通過將CT的二維圖片轉化為三維模型，利用3D打印技術可以快速製造出人體骨骼等等複雜的結構。打印出來的模型可以很有效的將組織結構細節清晰的展示出來，可以很好的幫助醫生在準備手術之前進行反覆的演練和模擬操作。

2、 醫療教育

3D打印技術在醫療教學上可以製作出各種各樣的模型，通過立體的方式清晰的展示了組織的構造、分佈部位、內部結構等，可以通俗易懂的讓醫療行業的人熟悉各種組織結構。

3、 醫療器械

用於輔助康復的一些器械可以通過3D打印機根據用戶需要進行個性化定製的醫療器械。這也將極大的幫助我們更好的恢復健康，減少疾病帶來的傷痛。這些醫療器械包括：人工假體、義肢、義耳、假體和種植體、口腔種植等等。

4、 組織工程

主要是利用3D打印技術直接打印血管、皮膚、骨組織、內臟等組織。 

四、結語 

                  3D打印發展廣闊，有助於台灣國防的自立更生，也可在醫療界、零組件製造及食品製造方面大顯身手，教育部應協調大學研究所調整研究方向，經濟部也應輔導廠商開發3D打印機產品及市場以利拼經濟，國防部更須儘速引進3D打印技術研發及修護飛機。3D打印機在其它許多方面，諸如航天、軍工國防、藝術、社會文化等亦大有用途，3D打印技術將讓人類生活帶來極大和深遠的影響。3D打印的時代目前只是剛剛開始，還沒有讓咱們真正領略到它的威力和變革的力量。雖然近年來只是概念上的炒作過多，這主要是因為3D打印原理和工藝等技術上的問題沒有得到突破。一旦技術得到突破，越來越多的傳統工藝會變的黯然失色。3D打印也將是一股引領人類文明新的力量。