近幾年來(lái)，3D列印逐步從工業(yè)市場(chǎng)，邁向商用市場(chǎng)與個(gè)人製造領(lǐng)域，一步步走向更普及的家用環(huán)境。3D列印對(duì)於小量生產(chǎn)與原型設(shè)計(jì)，具有十分重要的價(jià)值。

3D列印近期成為最夯的話題。一般來(lái)說(shuō)，3D列印除了具有客製化、少量多樣化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)之外，當(dāng)消費(fèi)性電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段與零組件之整合度愈來(lái)愈高、消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品差異化、個(gè)性化需求度越來(lái)越高的同時(shí)（例如個(gè)人化的機(jī)殼），3D列印也將開(kāi)始挑戰(zhàn)目前少樣大量的ICT生產(chǎn)模式。

在近期，Gartner公布的中國(guó)十大策略性技術(shù)之中，3D列印也榜上有名。3D列印透過(guò)加法製造方式，運(yùn)用設(shè)備將數(shù)位模型生成實(shí)物。此市場(chǎng)明顯區(qū)分為三個(gè)類(lèi)型：生物列印、個(gè)人3D列印以及企業(yè)級(jí)3D列印。3D列印的主要優(yōu)點(diǎn)在於能夠提供定製化或無(wú)法大量生產(chǎn)的小量物件。未來(lái)3D列印在中國(guó)將擁有許多真正的機(jī)會(huì)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、3D印表機(jī)製造、列印材料、生物列印，到提供專(zhuān)業(yè)3D列印服務(wù)等，都將提供更多的商機(jī)。

展望未來(lái)的3D列印市場(chǎng)，M型化將成為不可逆的趨勢(shì)。M型的兩端分別為低價(jià)市場(chǎng)（base quality）、高價(jià)市場(chǎng)（high quality）。低價(jià)市場(chǎng)的3D Printer價(jià)格會(huì)愈來(lái)愈低，愈容易打入一般家庭，並且為個(gè)人設(shè)計(jì)、家庭工廠帶來(lái)劃時(shí)代的影響。而高價(jià)市場(chǎng)則會(huì)發(fā)展出更高科技、精密的機(jī)臺(tái)，來(lái)應(yīng)用於航太、醫(yī)療、工業(yè)等應(yīng)用層面。

圖一 : 3D列印將開(kāi)始挑戰(zhàn)少樣大量的ICT生產(chǎn)模式。

智財(cái)權(quán)的保障是真正價(jià)值

不管是對(duì)於Maker的個(gè)人原型自造來(lái)說(shuō)，或者是對(duì)於大型企業(yè)的產(chǎn)品預(yù)先建模而言，3D列印的最重要價(jià)值，就在於智慧財(cái)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。在過(guò)去，不論是企業(yè)或個(gè)人，在設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品之後，無(wú)法先行透過(guò)3D列印來(lái)自行製作出原型產(chǎn)品，經(jīng)常得先交由別的廠商來(lái)生產(chǎn)出原型。在這樣的過(guò)程中，不論有沒(méi)有簽署產(chǎn)品保密協(xié)定，從交出設(shè)計(jì)圖給外包廠商，到產(chǎn)品原型實(shí)際製作出來(lái)，過(guò)程中會(huì)有許多漏洞與機(jī)會(huì)，讓這些原型產(chǎn)品的樣貌，甚至設(shè)計(jì)圖外流。

不管是對(duì)於Maker或者大型企業(yè)，3D列印最重要的價(jià)值，

就在於對(duì)智慧財(cái)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

而透過(guò)3D列印，除了可以先行製作出原型產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)之外，重點(diǎn)是可以在自家工作室或者廠房中，進(jìn)行新產(chǎn)品原型的預(yù)先生產(chǎn)。如此一來(lái)，新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖與外型不會(huì)先行外流到市面上，而是會(huì)等到產(chǎn)品已經(jīng)要正式量產(chǎn)的時(shí)候，才正式將設(shè)計(jì)圖交給工廠去進(jìn)行生產(chǎn)。如此一來(lái)，對(duì)於智慧財(cái)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，將會(huì)發(fā)揮更重要的功能。

圖二 : 3D列印對(duì)於智慧財(cái)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，將會(huì)發(fā)揮更重要的功能。

DDM時(shí)機(jī)漸成熟

3D列印發(fā)展到現(xiàn)在，目前市場(chǎng)也一直在試著找出更適合3D列印的應(yīng)用領(lǐng)域，直接數(shù)位製造（DDM）似乎是個(gè)不錯(cuò)的起跑點(diǎn)。當(dāng)3D列印遇上了直接製造，似乎也為3D列印打開(kāi)了一扇全新的商機(jī)之門(mén)。

直接製造，顧名思義就是直接將設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品藍(lán)圖，直接透過(guò)3D列印來(lái)列印出成品，而這樣的成品，是直接就可販?zhǔn)鄣纳唐贰Ｒ馕吨洳徽撌瞧焚|(zhì)、可靠性、安全性、堅(jiān)固性、耐用性等各方面，都可以經(jīng)得起消費(fèi)市場(chǎng)考驗(yàn)。

只不過(guò)，放眼目前市面上的3D列印機(jī)，從高階機(jī)種、到中階、低階消費(fèi)機(jī)型，列印出來(lái)的品質(zhì)參差不齊。消費(fèi)機(jī)種的ABS塑料，所印出的成品外型較為粗糙，品質(zhì)也較為普通，成本較為脆弱，這樣的產(chǎn)品，就比較難以透過(guò)直接數(shù)位製造來(lái)製作與販?zhǔn)邸?/span>

這樣的情況，也使得直接數(shù)位製造的範(fàn)疇，目前多半都還只能停留在中高階的3D列印器材上。高階3D列印的材料與列印技術(shù)，與一般消費(fèi)機(jī)種不太相同。透過(guò)高階3D列印器材來(lái)進(jìn)行數(shù)位直接製造，其列印方式通常是使用積層製造（Additive Manufacturing；AM）技術(shù)，利用粉末狀的材料，在印表機(jī)上進(jìn)行列印。電腦會(huì)事先將3D設(shè)計(jì)圖分割為許多2D圖層，再透過(guò)雷射光束，來(lái)高溫融化這些粉末材料，列印過(guò)程中，這些粉末材料逐層堆疊，進(jìn)而成為所需列印的產(chǎn)品或零件。

這種積層製造技術(shù)，擁有非常不錯(cuò)的商用前景，是可以改變現(xiàn)有遊戲規(guī)則的技術(shù)。其特色是可讓不同的粉末材料，諸如尼龍、碳、鈦、不銹鋼、鋁等，透過(guò)雷射融溶的方式進(jìn)行列印。雷射能夠塑造出各種不同形狀，其優(yōu)勢(shì)在於可透過(guò)低成本的生產(chǎn)方式，來(lái)完成複雜的設(shè)計(jì)。經(jīng)由這種列印技術(shù)，產(chǎn)品列印成型後，質(zhì)地更為堅(jiān)固、外型也更為美觀、品質(zhì)更好，這樣的產(chǎn)品完成後，也可以直接用於販?zhǔn)郏蛘咧苯佑渺读慵M裝等。

例如目前已有些汽車(chē)零件、腳踏車(chē)組件、或者醫(yī)學(xué)用途的骨骼或牙齒等，都以經(jīng)透過(guò)這種基層製造的數(shù)位直接製造技術(shù)，來(lái)列印出產(chǎn)品，並直接應(yīng)用於相關(guān)的領(lǐng)域。這樣的優(yōu)勢(shì)，在於可少量或甚至客製化單一生產(chǎn)，避開(kāi)找廠商代工可能不接這種小單的困擾，這也正是數(shù)位直接製造的最大優(yōu)勢(shì)所在。

圖三 : DDM通常使用積層製造，透過(guò)雷射光束，來(lái)列印產(chǎn)品或零件。

3D列印的新挑戰(zhàn)

根據(jù)工研院IEK估計(jì)，全球3D列印機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將從2014年的約10萬(wàn)臺(tái)，成長(zhǎng)至2018年的600萬(wàn)臺(tái)，未來(lái)市場(chǎng)成長(zhǎng)潛力極大。各種3D列印機(jī)方案的規(guī)格差異包括生產(chǎn)尺寸、解析度、材料、列印速度、是否有加熱室（Heated Chamber）等。但主要的限制仍包括：列印色彩有所侷限、材質(zhì)限制、列印速度等。此外，3D列印機(jī)目前價(jià)格仍高，最簡(jiǎn)易型3D列印機(jī)價(jià)格約在 800~1,500美元，但功能仍十分受限。

目前由於各種新創(chuàng)製造模式衍生，包括新創(chuàng)公司sculpteo提出的線上3D批次製造模式，可線上進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、生產(chǎn)數(shù)量等，並可即時(shí)算出每件成本、預(yù)估交期。這種批次生產(chǎn)的數(shù)量，以每種類(lèi)不超過(guò)1000件為佳。

3D列印持續(xù)邁向直接數(shù)位製造之路，看似隨著3D列印器材的價(jià)格友善，有越來(lái)越普及之趨勢(shì)。然而直接數(shù)位製造，是否真的在自己廠房裡或者客廳中，擺放一臺(tái)3D列印機(jī)，就一切高枕無(wú)憂了呢？事實(shí)上，3D列印隨著其列印方式的不同，經(jīng)常會(huì)伴隨著不同的問(wèn)題。例如一般消費(fèi)型機(jī)種最常見(jiàn)的問(wèn)題，就是會(huì)遇到印料卡住，無(wú)法繼續(xù)噴墨列印，以及印製品頂住等問(wèn)題，導(dǎo)致列印不順與中斷。

此外，在3D列印之前，3D模型的製作也十分費(fèi)工，並非所有人都有3D繪圖相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，這使得3D模型的建模，也成為阻隔在3D列印之前的一道障礙。目前許多廠商陸續(xù)開(kāi)發(fā)出更簡(jiǎn)單易用的3D繪圖程式，甚至透過(guò)掃瞄的方式，來(lái)直接做3D立體模型，這些都使得3D建模變得更為友善，不再那麼遙不可及。

圖四 : 3D列印隨著列印方式的不同，經(jīng)常會(huì)伴隨著不同的問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

3D列印可以直接打造出產(chǎn)品原型，十分便利廠商與自造者的產(chǎn)品原型開(kāi)發(fā)。而透過(guò)直接數(shù)位製造，更能為小量與客製化生產(chǎn)帶來(lái)十分龐大的效益與商機(jī)。當(dāng)然以目前的技術(shù)成熟度觀察，直接數(shù)位製造依然只能停留在高階3D列印領(lǐng)域。在未來(lái)，隨著3D列印技術(shù)更為成熟與普及之後，直接數(shù)位製造的願(yuàn)景，將可望提早真正實(shí)現(xiàn)。

圖五 : 直接數(shù)位製造能為小量與客製化生產(chǎn)帶來(lái)龐大的商機(jī)。

Gartner：3D印表機(jī)拼功能 不打價(jià)格戰(zhàn)

終端使用者的3D印表機(jī)支出金額，隨技術(shù)與出貨量而有所不同，但其他幾項(xiàng) 市場(chǎng)因素也具有相當(dāng)?shù)挠绊懥ΑD製成型材料的支出，主要受到全球各地大量利用現(xiàn)有低技術(shù)門(mén)檻，打入500美元以下消費(fèi)3D印表機(jī)市場(chǎng)的新創(chuàng)事業(yè)與小公司所 影響。不管這些新創(chuàng)事業(yè)與小公司的營(yíng)收，是否足以支付生產(chǎn)與管理成本，還有服務(wù)、銷(xiāo)售、通路開(kāi)發(fā)及研發(fā)，業(yè)者的利潤(rùn)仍待觀察。

由於市場(chǎng)對(duì)相關(guān)設(shè)備的需求增加，供應(yīng)指向性能量沉積技術(shù)（directed-energy deposition）及粉體熔化成型技術(shù)（powder bed fusion）等技術(shù)的廠商，未來(lái)反而能夠隨著對(duì)其設(shè)備需求提升而穩(wěn)住價(jià)，並以各種方式提升價(jià)值，不必付出高昂代價(jià)大打價(jià)格戰(zhàn)以吸引並留住企業(yè)客戶。

根據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，終端使用者在擠製成型材料方面的支出，將從2015年的7.89億美元增加到2018年的約69億美元。整體來(lái)說(shuō)，終端使用者在 3D印表機(jī)方面的支出，可望從2015年的16億美元上升至2018年的134億美元。光聚合固化技術(shù)（vat photopolymerization）、材料噴塗成型（material jetting）等技術(shù)將是帶動(dòng)成長(zhǎng)的主要來(lái)源，在消費(fèi)與企業(yè)用市場(chǎng)的接受度愈來(lái)愈高。

產(chǎn)品平均售價(jià)（ASP）也隨著技術(shù)與市場(chǎng)力量（market forces）而有所不同。每個(gè)市場(chǎng)狀況不盡相同，包括裝置組合、價(jià)格與買(mǎi)方需求，都會(huì)影響任何一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中所有3D印表機(jī)的平均價(jià)格。

Gartner研究副總裁Pete Basiliere認(rèn)為，頭幾年裡3D印表機(jī)製造商將盡全力推出新功能並提升性能，而不會(huì)採(cǎi)取降價(jià)策略。因此，多種技術(shù)的平均售價(jià)可望上揚(yáng)，或在 2014、2015年價(jià)格上升後逐漸下滑。採(cǎi)用指向性能量沉積技術(shù)的3D印表機(jī)價(jià)格最高，其次為粉體熔化成型技術(shù)。材料擠製成型印表機(jī)與光聚合固化印表機(jī) 的平均售價(jià)可望下滑，這是因?yàn)橛鷣?lái)愈多廠商投入市場(chǎng)，利用這兩項(xiàng)技術(shù)推出價(jià)格區(qū)間較低的產(chǎn)品。

圖六 : 3D印表機(jī)製造商將盡全力提升性能，目前不會(huì)採(cǎi)取降價(jià)策略。