暑假3D建模學習課程課前心得--吳信賢

隨著3D printing的問世，世界正面臨著第3次工業革命，因為它挑戰的不只是傳統工業的生產方式、市場的遊戲規則，更是大家既定的舊思維、舊觀念。

何謂3D printing：

而3D printing技術是起源於快速成型（Rapid Prototyping，簡稱RP）技術，指的是一種可以在幾個小時之內，使用CAD等輔助軟體或是電腦動畫建模軟體設計出的3D模型圖，然後將3D模型圖處理成一層層的平面截面，最後使用印表機進行逐層列印的動作，直接製出對應1比1模型尺寸大小的新技術。快速成型技術能夠任意製作出複雜形狀亦或是結構細微的模型，捨棄傳統使用切削加工的種種限制，並且免除以手工製作模型容易失真的狀況，更重要的是，再也無需高價的模具製作費用。3

目前較為常見的3D printing有五種工法，簡介如下：

1. SLA：

立體印刷法（Stereo lithography Appearance，SLA）技術是以光敏樹脂為原料，採用電腦控制下的UV Laser以預定原型各分層截面的輪廓為軌跡逐點進行掃描，讓被掃描區的樹脂薄層產生光聚合反應後固化，並形成薄層截面，當一層固化後，工作台將往上或往下移，在固化光敏樹脂表面形成新的液態樹脂，接著再進型新一層的掃描與固化。SLA技術成形速度較快，且精度較高，但樹脂固化過程中產生收縮，往往會產生變形的問題。

2. SLS：

雷射燒結成形（Selective Laser Sintering，SLS）技術原理為，按照電腦所輸出的原型分層輪廓，採用雷射光束在指定的路徑上有選擇地掃描，並熔融工作台上既薄又均勻鋪層的材料粉末，經過一層掃描後，再向上（下）移動工作平台，控制完成新一層的燒結（燒結是把粉狀物料轉變為緻密體的製程技術）。SLS技術與SLA技術有許多的相似點。

3. LOM：

層疊實體製造法（Laminated Object Modeling，LOM）是將單面塗有熱溶膠的箔材（由紙、陶瓷箔、金屬箔等材料所組成）透過熱輥加熱相黏結，而位在上方的雷射器會遵循CAD分層模型所獲得的資料，使用雷射束將箔材切割成所製零件的內外輪廓，然後新的一層箔材再疊加在上面，透過熱壓裝置與下面已切割層黏結，雷射束再次切割，在每一層進行切割與黏結的過程，直至整個零件模型製作完成。

4.FDM：

目前運用熔融沉積法（Fused Deposition Modeling，FDM）列印技術的3D印表機大都使用ABS作為列印材料（亦有使用PLA材料）。在強度、耐熱程度方面皆可達到傳統ABS射出成型品80%的品質，讓ABS成為目前使用最為廣泛的列印材料。熔融沉積法材料是以線狀線軸供給，當線狀經過高溫加熱的送料頭便會熔化，接著從噴出口成為薄型的帶狀物，當溫度低於固化溫度時就會開始固化，經過層層堆疊形成最終的實體成品。

5. 3DP：

三維粉末黏結（Three Dimensional Printing and Gluing，3DP）技術是由美國麻省理工學院所開發，使用的材料為粉末（例如：陶瓷、金屬、塑料粉末），該列印技術的原理是，先鋪上一層粉末，接著使用噴嘴將專屬膠水噴灑在需要成型的區域，以便讓材料粉末與膠水黏結，形成一層層平面截面，反覆上述動作（鋪粉與噴膠）層層堆疊，最後列印出實體模型。該列印技術除了擁有快速列印的優點之外，亦能以全彩的形式呈現，以及無需支撐結構，優於其他3D列印技術。

(來源：http://3-dis.blogspot.tw/2013/06/3d-3d-3d-1980-17-5000-3d-3d-3d-cad-3d.html)

心得與總結：

目前3D印表機的售價還沒量產到能夠讓一般家庭普遍接受購買的階段，能選用的材料也有限，加上目前多數的3D印表機只接受單一材料，這些都是3D印表機邁向更大市場的挑戰所在。不過，隨著技術不斷演進與創新，3D printing對於製造及設計產業的影響將是無庸置疑的。

在醫學的領域上，精密儀器的量產是3D printing的首要目標，現在有許多精密儀器造價都極為高昂，3D printing將能帶來成本的縮減。然而另一塊發展則是人體結構、組織、器官的列印，以牙醫來說利用3D printing製作假牙或許可以降低假牙成本，對於骨折或者骨骼結構不完整的病患也可以利用3D printing列印人造骨骼來使用，甚至對於眾多等待著器官捐贈者更是一大福音。不過這將挑戰人們傳統的道德觀念，未來也有可能利用3D printing取代細胞繁殖來複製人。

然而以我們土木人來說，設計3D printing的相關機械大概是跟我們無緣，然而我們大概是最需要、也是最接近設計建模的一群人。未來可能各個工程單位不必由各家工廠運送建設房屋的各種建材，而是隨車攜帶3D印表機以及各種列印材料來完成工程建案。甚至，可以與現在也正在發展的人工智慧機器人結合，達到”完全自動化”的境界，從而取代人力成本。

    或許3D printing將來會為生活帶來極多便利，不過相信這種第3次工業革命將會使大量的人口失業，需要建立各種配套措施，如何在享受這項科技並且兼顧各層面，將是人們未來最重要的課題。

    這個年代，是一個創意至上的年代，年輕人只要能夠發揮創意、努力打拼，都有機會發展得比老一輩的人們更好。未來的智慧財產將會導向3D printing的模組，能夠賣錢的將是別人沒有或者功能最棒的模組，如何建模正是我在這堂課中最想學到的東西。

    就我個人的期許，我認為3D printing還有許多延伸，其中我最期待的是”物體的空間傳送”。許多科幻電影、動畫、甚至是大家的童年”哆啦A夢”，都曾經提過遠距離傳送，我相信3D printing將會是最接近物體的空間傳送這樣技術的基礎，藉由掃描物體並且分解，最後在遠處的3D printing再把物體”列印”出來的3步驟”掃描、分解、再構築”，即可傳送物體至遠處，進而節省物體運送成本以及時間。