試著想像，如果今天有個產品點子出現在你腦袋裡，有什麼方法可以將它在現實中生產？ 因應需求開始發展的3D列印 按照傳統的產品製作流程，你需要將設計交付工廠端，接著工廠就會打造做為生產用的模具—俗稱開模，並利用模具製作出產品的雛型，拿到雛型後，再經過幾次與工廠的來回校對改良，雙方確定好的最終版本模具才可以做為量產使用。 在上述的流程中，通常最耗心力也最花錢的階段都在開模，因為工廠在開模後都會有設定最小的基本生產數量，所以一次模具的變更，就代表之前生產的數千數百個產品都給報銷，而這樣的過程可能還需要經歷好幾次！這就是傳統生產模式中最容易叫人打退堂鼓的難關。 綜合以上問題，我們發現設計到生產之間最需要的是一個新的製作方法，可以讓設計者不必透過工廠開模，也不需要生產大量的實驗品，最好還可以及時調整與生產。於是在20世紀80年代，出現了革命性的製作方式—3D列印。 運用在建築方面 大幅降低資源浪費 3D列印有許多不同的成型技術，目前最常見的是熔融沉積成型(Fused deposition)簡稱FDM。簡單來說，把3D列印機想像成一台冰淇淋機，上方的材料會透過齒輪寸寸移動到下方噴頭處，移動到加至高溫的噴頭後，材料就會融化擠出，並一圈一圈地按照移動的路徑堆砌成預設的造型，這就是普遍可以見到的3D列印成型技術。 同樣的技術，可以透過不同大小規模的設備發展出更多的可能：在荷蘭阿姆斯特丹，有名為MX3D的新創公司計畫在河流的兩岸對角各架設一台大型3D列印機，讓機器朝彼此的方向列印，最後兩端銜接成一體，就可以做為橋墩使用。中國蘇州有設計團隊在利用3D列印技術印出房子的各個部件後，運往工地直接進行組裝，並且在1天內量產出十棟小型的房子。之後，舊金山的新創公司Apis Cor宣布，將更進一步地把大型移動式3D列印機運送到施工現場，直接列印整棟房子， 以便提升建造的速度。 以上應用在建築方面的3D列印，相較傳統的建造方式不但減少需要的人力資源，也可大幅降低材料的浪費，而這樣快速且可降低成本的技術，也促成新創公司用來計畫建造平價住宅，或是為避難的災民提供可迅速完工的暫時庇護所。 　 創新材料帶來突破與延伸 除了機器規模發展出的建築應用，材料的創新也讓3D列印技術在更多的產業裡延伸發酵：各大食品或科技展覽裡已屢見不鮮的食物3D列印機，在英國的食品業已經有人將其發展成一間特色餐廳，廚師只要將調配好的食材放進3D列印機裡，客人就可以享用透過機器列印出的美味造型料理。 汽車製造業如Porsche等車廠近幾年已開始利用金屬或碳纖維等高硬度的材料，列印出以往用模具難以產出的複雜零件，而這些3D 列印零件因為可以即時生產，加上改良方便，使得以往耗時費力的研發過程變得更有效能，同樣的應用例子在航太業如NASA和國內交通大學的前瞻火箭研究中心ARRC也已屢見不鮮。 在生技業，3D列印的導入也帶來更多創新與突破。往年常聽到的3D列印結合細胞培植，在位於澳洲雪梨的心臟研究所已有了重大的突破，團隊開發了一款可以列印人類細胞的生物3D列印機，目前仍在實驗階段， 預計不久的將來就可用來修復受損的心臟組織。在中國，還有團隊利用3D列印技術成功為罹患小耳畸形的孩童培育出新耳朵，方法是先製作健康耳朵的3D列印模型，將其翻轉成為另一邊原本畸形的耳朵，接著在3D模型中培育耳朵的細胞，生長完成後的新耳朵就可移植到孩童身上。 從上面幾個例子，我們可以發現利用創新材質搭配3D列印技術，不僅可降低技術門檻， 促使原本需要大量時間、人力、與花費的研發過程得以更有效率地執行，利用3D列印可客製化和即時生產的特性也打破傳統的生產流程，讓想法可以更容易實現，以及延伸出更多的可能性。 3D列印在日常生活中的應用 看了幾個產業的案例，也許有人會想，這些進行中的計畫大多都還離我們一般大眾的生活有段距離，如果今天有機會接觸3D列印， 可以拿來做什麼？或為生活帶來哪些改變？ 其實，3D列印除了高端的產業應用，在民間也有人將這項技術用來解決生活中的不便。好比說利用3D列印為身障人士和動物打造可輔助行動的工具或義肢、修復損壞的居家用品如缺腳的桌子以及斷葉的風扇、為盲人製作透過觸摸即可解讀訊息的立體點圖……等等，而在下一段，我也分享我們團隊針對教育層面所規劃設計的3D列印應用方法。 文章開頭提到過，3D列印帶來最大的變革就是打破傳統必須透過工廠開模的生產流程， 一般大眾不再需要透過開模，就可自行製作出產品模型。然而，目前普遍平價的3D列印機器都是採用FDM的成型技術，也就是先前提過溶解材料後再堆砌出造型的列印方式， 這種方式有兩個缺點，一個是列印後的成品表面會有一層一層材料堆積的痕跡，另一個是FDM普遍使用的耗材為塑料，沒有混合其他材質的塑料雖然平價且方便塑型，作為工具器皿卻稱不上堅固耐用。 如果直接列印的成品還未達完美，何不調整使用工具的思維。改將3D列印用來製作模具，而列印出的模具就可結合其他材質，開模出不同屬性的產品。舉例來說：把模具內部中空的造型設計為小雞，將蠟塊融化後灌注到模具中，等到蠟硬化就可以得到小雞造型的蠟燭。在灌模前。也可以在蠟液中加入色素和香料，增加視覺以及嗅覺的變化。因為產出的材質不再是塑材，質地較軟的材料像是蠟，也方便在產出後加工修飾。 除了可利用3D列印將模具內部的造型客製化，模具的外觀當然也能隨著機能或主題調整，既然是生產小雞造型的蠟燭，就把模具也改為雞蛋的樣式，想像一下，使用3D列印的雞蛋模具開模出小雞蠟燭，這樣的情境是不是更富趣味也更具吸引力。而整段商品從無到有的流程規劃為工作坊，參加的學員可以完整體驗從模具設計、灌模製出、到最後的手作修飾，一條龍的微型商品生產過程。 以模具作為主題的教育工作坊，搭配產品的設計製作體驗，讓大家可以在動手做的過程中親自體驗3D列印的使用方法，並且思考模具與各種材質的互動關係與搭配設計。由於3D列印可高度客製化的特點，我們也針對不同的材質發展出各種主題模具， 好比說將數種不同屬性的蠟調配好比例， 加上色素，灌入模具中就可得到自己設計的造型蠟筆。把平面的模具設計成熊的樣子，再將表情和輪廓分為內模與外模兩部分，兩塊模具中間放上吐司，夾緊後就可產出有熊的造型及表情的壓模三明治。我們在工作坊中設計的模具都可以在生活中派上用場，因為這樣參與的人也會開始思考，如何將3D列印應用在日常中。 3D列印這門技術從80年代發明至今仍不停地發展，雖然目前普及的技術還未臻完善，但這也代表往後還會有更多的突破。從上述分享來自各個產業的例子，大家可以發現其實不論3D列印機發展得多厲害，也不過就是工具，工具是死的，但搭配使用者活絡的思維卻可以產生出各種令人驚奇的可能性。我們期待3D列印在接下來的發展應用，會為生活帶來怎樣精彩的變革，也希望這次的分享，可以激發出更多3D列印與日常的有趣連結。