【咆哮山莊】3D 打印靜靜地起革命

前一陣子,小筆在 Ted 網站看到一段有關 3D 打印的演講,對於普羅大眾而言,3D 打印似是一種遙不可及的東西,誠然現時 3D 打印技術主要用於工業設計及生產上,如首飾業、航空業、汽車業、時裝,以至是精品模型,但這技術應用範疇絕不止於此,而且它很有可能會改變生產、消費以及市場型態。

3d printing - 26



3D 打印是什麼?

3D 打印又稱為增材製造,最早在 1980 年代出現在工業生產,它是利用3D打印機及快速成形物料(塑膠、金屬),將產品一層一層打印出來。3D 打印對比以往工業生產,靠人手製作首辦或模具,無疑是更為準確,有更一致的成品,而且能製作出更精巧而複雜的鑄模及產品。基於直接打印出產品,生產時可以免除傳統倒模鑄造、接合部件時要削切、鑽孔、焊合等工序,造成物料浪費,有利善用及保護資源。技術上,只要 3D 打印機夠大,要打印飛機機翼絕非不可能。

而早年 3D 打印未被普及,原因之一是早年電腦 CPU、RAM 及 Display 卡,不足以處理複雜的 3D 繪圖導致 3D 打印,未能普及。

▲工業大型 3D 打印機。
▲工業大型 3D 打印機。
▲相中是金屬 3D 打印機,一層一層將金屬焊接堆疊成型。
▲相中是金屬 3D 打印機,一層一層將金屬焊接堆疊成型。

 

▲透過 3D 繪圖軟件。
▲透過 3D 繪圖軟件。

 

▲就能打印出想要的物品形狀。
▲就能打印出想要的物品形狀。

 

3D 打印應用層面

首飾業

▲首飾業早6、7年前就開始用 3D 繪圖及打印製造首飾。
▲首飾業早6、7年前就開始用 3D 繪圖及打印製造首飾。

 

首飾的體積細小,加上金、銀首飾是貴金屬的失重工業,所以利用 3D 繪圖及 3D 打印,就能精準地計算製成品的重量,控制成本,就小筆所知,珠寶設計大約 6、7 年前開始利用 3D 打印協助設計及生產,主要是製作首飾的樹脂首辦及鑄模之用,以便預視成品外觀。另一方面,因為樹脂的首辦比傳統的金屬首辦硬度低,易於直接銼磨修改,即使修改過度要,重新打印樹脂首辦比重鑄金屬模版容易,所以漸漸受珠寶業歡迎。

醫學

▲這位科學家手持的是打印的腎臟。
▲這位科學家手持的是打印的腎臟。

 

早幾年,小筆看一個探討人體再生科學的電視節目中知道,現時科學家研究利用 3D 打印機打印人體器官,當然他們用的打印物料不是塑膠,亦不是活組織,而是用「細胞外基質」的物料,打印器官的形狀,再利用幹細胞、少量器官細胞,在培養液中等待器官細胞及幹細胞生長及填滿細胞外基質器官支架,並培育成具功能的器官。由於培育出來的器官是用病患者的細胞製成,所以將器官移植入患者就不會出現排斥問題。科學家現時先著手研究利用 3D 打印培育出兩種人體器官,分別是外型複雜的耳朵及功能最複雜的肝臟,若果研究成功的話,對等待器官移植病患,以及災禍而要重塑面部及身體的不幸者,無疑是福音。

▲除了用培養液外,科學家也嘗試借用其他動物為 3D 打印的器官支架,培育出血管。
▲除了用培養液外,科學家也嘗試借用其他動物為 3D 打印的器官支架,培育出血管。

 

▲3D 打印除了培育器官外,也用於製作透氣度高的支架,以便骨折人士使用。
▲3D 打印除了培育器官外,也用於製作透氣度高的支架,以便骨折人士使用。

 

武器

最早的 3D 打印手槍出現在 2013 年,不過引起較多香港人注意,要數去年 4、5 月時候,日本有人設計及打印出一枝「左輪」手槍,令人們開始關注 3D 打印會否被不當使用。由於打印物料沒有特殊顯映劑,加上外型設計有很多變化和一般手槍形狀不相同,所以在 X 光機下,未必能辨別到 3D 打印手槍,情況和 Glock 17 手槍初出時未有加入特殊顯映劑的情況一樣,未來 3D 打印會令安檢難度提升。

▲全球首支用 3D 打印製造的槍械。
▲全球首支用 3D 打印製造的槍械。
▲去年,日本年青人製造的 3D 打印手槍,被受網民討論 。
▲去年,日本年青人製造的 3D 打印手槍,被受網民討論 。
▲由於槍身大部分零件不是金屬,加上造型與傳統手槍不同,有機會逃過 X 光機及安檢員法眼。
▲由於槍身大部分零件不是金屬,加上造型與傳統手槍不同,有機會逃過 X 光機及安檢員法眼。

 

航空業

▲左邊是傳統的起落架零件,右邊是用 3D 打印製成的新零件,功能完全一樣,但新零件就比舊的輕幾磅。
▲左邊是傳統的起落架零件,右邊是用 3D 打印製成的新零件,功能完全一樣,但新零件就比舊的輕幾磅。

眾所周知,飛機是在起飛時,消耗能源極高,飛機的愈重耗油量就愈高,所以飛機如果能夠做得輕一些,就能大大減少汽油消耗,而引入 3D 打印技術製造飛機零件,就可以用更輕巧設計,製造出有同樣效率及堅固的程度的新零件取代既有零件,減輕飛機重量。另一方面,以 3D 打印出大型組件,又可以減少以往用多件小型組件併合的接口及接駁用的焊、螺絲及螺絲母,再進一步令飛機輕盈化,使飛機載客、載貨量提升或是減少汽油消耗。

時裝

3d printing - 11

布料是柔軟而難以控制線條、形態的物料,2011 年,荷蘭設計師 Iris Van Herpen 就利用 3D 打印,在巴黎春夏時裝周中發佈一系列造型精巧的「衣服」,自此 3D 打印就進入高級時裝。雖然打印出來的「衣服」硬梆梆,但就展示出 3D 打印的無限可能性,況且打印物料仍在起步階段,未來有適合成為一般衣服的打印物料亦不足為奇。

▲2013 年 12 月 Victoria Secret 時裝展中,荷蘭科技公司和 Swarovski 為超模打造出雪花時裝。
▲2013 年 12 月 Victoria Secret 時裝展中,荷蘭科技公司和 Swarovski 為超模打造出雪花時裝。

 

 

▲在外地,也有人將 3D 打印引入成美甲產品。
▲在外地,也有人將 3D 打印引入成美甲產品。

 

精品業

▲將面放入掃瞄器拍攝,就可造出專屬模型。
▲將面放入掃瞄器拍攝,就可造出專屬模型。

 

隨著科技進步和普及,香港一些精品公司亦引入 3D 打印,只要拍攝客戶容貌,就可製作有客戶樣貌的模型公仔。

解放創意

現下 3D 打印是產品受打印機體積限制,而且打印成品很花時間,加上打印耗材售價不平,所以 3D 打印主要用於特殊零件生產及首辦製作之用。不過,3D 打印亦令設計可以普及化,因為只要懂得 3D 繪圖就可以,對比以往要懂得用利用工具製版、相關的設計知識等,3D 打印能直接打印一體成型成品,能省卻不少設計考慮,製作上簡單得多,用家亦可自行生產個人化產品,有利解放創意,有可能引起新一輪工業革命。現時 Windows 8.1 作業系統已內建 API 支援 3D 打印,為 3D 打印普及埋下伏線 。

▲Window 8.1已支援3D打印,未來電腦有 3D 掃瞄器就可隨時打印。
▲Window 8.1已支援3D打印,未來電腦有 3D 掃瞄器就可隨時打印。

 

小眾市場及購買產品的新方式

其實不少人有好的設計及念頭,不過想找工廠生產時,往往因為數量不足夠而未能以合理價錢製作出成品,有些人可能會透過 Kickstarter、Indiegogo 這類創投網站進行集資,但不是每一個創投項目能成功集資。3D 打印就可讓不符合大規模工廠生產的小眾產品提供出路,而且設計者有機會以個人或家庭式生產產出,形成一個按需求而產出的小型市場,以網店形式亦可生存。由於生產是按需求製造,不似工廠式生產有存倉壓力,可達至「零存倉」生產模式。當 3D 打印機普及至每個人家中有一台,日後消費者可以向設計者直接購買產品的 3D 打印圖,然後在家中打印,足不出戶就可以買到心儀的物品。

▲HP 近年加入 3D 打印機市場,未來可能有家用式 3D 打印機。
▲HP 近年加入 3D 打印機市場,未來可能有家用式 3D 打印機。

 

新版權問題

對於版權持有人及設計師最大影響,自然是產品及設計被人抄襲,其實現時有一些手機 App 或是電腦程式可以讓用家拍攝多角度相片湊拼成 3D 繪圖及做修改,加上 3D 打印做出翻版產品會比以往更容易,所以各地的產品版權條例需要就 3D 打印的普及重新審視及修改。當然,保護版權同時,留有空間讓人在既有設計上進行完善及創新,也許是千古難題。

▲早前為各位介紹過的自護三腳架。
▲早前為各位介紹過的自護三腳架。

 

▲設計自用當然沒有問題,但問題在於如果要售價這個 3D 打印檔案,版權應該歸設計者?還是 Bandai 也有部分版權?這就要看各地版權法。
▲設計自用當然沒有問題,但問題在於如果要售價這個 3D 打印檔案,版權應該歸設計者?還是 Bandai 也有部分版權?這就要看各地版權法。

 

霍金新紀元

(約 9:33 秒開始)

另一套有探討 3D 打印的節目。


(此影片於 Youtube 搜尋,如因版權問題遭刪除而未能觀看,敬請原諒。)

(圖片擷自網絡)

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