一、前言

       國家領導者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!現在國際上有一個大商機，也可讓小國科技突飛猛進，那就是3D 打印機(圖1)，他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，但台灣國內很少媒體提及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。

   圖1  3D 打印機

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。

  圖2  工作流程

三、中國大陸用3D打印研製艦載機

     3D打印技術不僅能够用來製造塑料槍，3D打印技術已被大量應用於武器裝備的研發和製造中。先進的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(圖3)，外形應為殲20或殲31隱身戰機，早先報導稱殲15艦載機起落架等零件製造使用了該技術。香港《南華早報》報導3D打印機助中國飛機研發業起飛，對飛機愛好者來說，使用家用電腦和3D打印機製造一架小型塑料飛機不再是夢想。但打印一架貨真價實的飛機呢? 中國科學家和航空工程師認為，這是可以實現的。他們開始從3D打印機上打印出飛機零部件，不需鑄模、鍛造和組裝等傳統製造工序的任何幫助。 3D打印也被稱為激光快速成型，是一種新興製造技術。3D打印機可將電腦上的設計圖轉化為實物，將材料層層疊加直至取得成品。 中國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。中國現在僅需55天就可以「打印出」C-919客機的主風擋整體窗框。王華明說，歐洲一家飛機製造公司表示，他們生產同樣的東西至少要兩年，光做模具就要花200萬美元。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。」美國洛克希德·馬丁公司製造一架 F-22戰鬥機需要2796公斤鈦合金，但實際只有144公斤用到飛機上。 3D打印技術可助中國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，科學家可以不斷製造更多複製品用於試驗。

        台灣空軍購機困難，零件取得不易，最近F-16及幻象2000各摔一架，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。

圖3  中國大陸以3D打印製成之戰鬥機機身橫框

四、3D打印機也可製造食物

        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。

五、3D打印也可製造人體器官

         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。2010年，美國生物技術公司和澳大利亞醫藥公司携手研製出了全球首台商業化的3D生物打印機，3D生物打印机使用的是含有活体细胞的“生物墨水”。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。

六、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。