3D列印來襲 產業革命可期

文：何世芳 | 圖：周元楷、工研院 提供

自2008年金融海嘯後，美國、日本與歐洲國家無不深刻體悟到，唯有重建強大、厚實的製造業，才是國家經濟長期、穩健發展的根本；根據估算，製造業若新增一個職缺，之後可衍生、創造出十個工作機會，其中六個出現於供應鏈廠商，四個則出現於金融業與服務業。
工研院產業經濟與趨勢研究中心（Industrial Economics & Knowledge Center，IEK）指出，近年來，美國政府正大舉重振製造業，並優先研發、推動十一項先進製造技術。其中，最受媒體、產業期待與青睞的技術，當是常被稱為3D列印（3D printing）的積層製造（additive manufacturing）。

製造業首當其衝

積層製造的優勢在於，遵循產製「一條龍」原則，高度整合設計、製造、維修等環節，應用範圍頗為廣泛，小至普羅大眾的個人使用，大至資金、技術密集的產業；美國、中國與世界各主要國家，皆視其為產業的未來戰場。
顧名思義，積層製造為一種快速成型的技術，可運用數位模型檔案為基礎，以粉末狀金屬或塑料等可黏合的材料，透過逐層列印，以建構產品；其特點在於，傳統構型、造模原理為減法，將塊材持續削減以塑形，積層製造的原理為加法，採取層層累積印刷而塑型，不僅大幅縮短時間，也降低原物料損耗量。
《經濟學人》（The Economist）雜誌樂觀地預測，積層製造可望催生「第三波工業革命」，將徹底改變全球製造業的樣貌與結構，更將掀起量身訂製、數位製造的浪潮，並造成全球製造業板塊位移、重整；台灣勢必也將遭受劇烈衝擊，產業界無不嚴陣以待，並希望從中尋覓轉型、升級的契機。
二○一一年，美國政府啟動「先進製造夥伴聯盟」計畫，於俄亥俄州設立「國家積層製造創新研究院」，並與企業合資七千萬美元，積極研發積層製造技術與產品，以期應用於國防、航空、汽車與金屬製造等產業。根據美國能源部的估算，倘若積層製造技術成熟，當可為這些產業節省百分之五十的能源。
中國則於二○一二年成立「中國3D列印技術產業聯盟」，隔年於十個城市設立創新中心，並將積層製造列入「戰略性新興產業」；預計到了二○一六年，積層製造技術可創造的產值，便可望達到一百億人民幣。

電子、汽車、醫療業均涉足

IEK表示，積層製造之所以備受全球製造業期待，除了其技術已可快速打造模具，在可見的未來，即將改寫醫療器材與各產業的零組件。而媒體熱衷報導，其可「複製」人體組織、器官、四肢，讓重病者、重殘者恢復健康，當下雖仍只是「模糊的發想」，卻已讓許多人雀躍不已。
在二○一二年，全球積層製造技術所創造的產值，已達二十二億美金，已有產研機構預估，一直到二○一六年，每年產值成長率皆可望超過百分之十；而運用積層製造技術最廣的前三種產業，依次為消費型電子產業、汽車業與醫療產業，其比例各約為百分二十二、百分之十九、百分之十六。在台灣，已有若干電子、汽車零組件業者著手使用積層製造技術，嘗試解決傳統製程所遭遇的障礙。
IEK澄清，積層製造並非若干媒體所渲染的無所不能，但若是採用設計、製圖軟體的製程技術，包括光聚合固化技術（VP）、材料噴塗成型技術（MJ）、黏著劑噴塗成型技術（BJ）、材料擠製成型技術（ME）、粉體鎔化成型技術（PBF）、疊層製造成型技術（SL）、直接能量沉積技術（DED）等，皆可應用積層製造技術。

客製化將主導發展方向

近幾年，在全球積層製造的產業鏈，無論是上游的設計、掃描、軟體處理，中游的設備製造、下游的加工服務，歐、美國家企業獨領風騷，其他國家企業根本難望其項背；擔憂外資製造業將生產線撤回母國的中國，也已大舉投入研發。目前，台灣尚無廠商有實力叩關積層製造產業鏈上游，中游廠商雖較多，但迄今仍無法切入關鍵核心技術，下游廠商則多為代理商。
當下，在積層製造技術研發上，IEK評估，台灣企業較適合切入的技術，應是光聚合固化技術、黏著劑噴塗成型技術、粉體鎔化成型技術三者；而較具發展潛力的產業，當是文創、生醫與牙科、模具等產業，與國際潮流亦步亦趨。
IEK建議，考量台灣企業的規模與技術能量、實力，若要發展積層製造技術，短期策略應是扮演追隨者，並由機台、硬體業者先行研發技術；中期策略則是投入開發創新材料、配方設計與軟體系統，待有若干技術領先後，引領法人、學界加入研發行列。至於長期策略，則是掌握企業與國際產業最新趨勢，嘗試將技術進行延伸、商品化。
無可諱言的是，積層製造技術仍處於萌芽期，因此台灣企業更應密切注意其發展趨勢。IEK強調，自二○○九年以來，積層製造服務所創造的產值，已超過系統的產值，意謂著客製化的製造業已然崛起，而主導產業發展方向的力量，將由製造商轉移至使用者；因此，企業在開發積層製造技術時，應注意客戶的意向。

並非所有產業皆受惠

積層製造標竿廠商3D Systems的商業模式，相當值得有志加入積層製造行列的台灣企業參照。數年來，3D Systems持續擴大應用產品範圍，併購傳統製造業廠商，以期節省開疆闢土的時間、資源，且為了因應「一應用一機台」的需求，大舉收購其他技術，希望經由大規模的垂直與水平整合，發揮最大綜效。
IEK重申，世界各國皆積極發展積層製造技術，但其成敗、勝負的關鍵，在於可否串連起設備、材料、應用端；衡量台灣各產業的實力、潛力，台灣應優先將其應用於具優勢且利潤高的醫療器材產業，發展數位醫療平台，並以數位牙科為先鋒，擴散至其他產業，促進產業整體升級。
萬寶投顧分析師孫伊廷說明，積層製造浪潮襲來，並非所有產業雨露均霑，仍有部分產業將因此受損；受惠產業即已涉足積層製造的產業，包括積層製造軟體商、材料商，與其硬體製造、代理、銷售、零組件商，及雲端相關產業；受害產業則為中、小型製造業，與部分文創、模具產業。
當下，在台灣上市櫃公司中，可歸類為積層製造概念股者，多為積層製造繪圖軟體、設備代理商、代工商、材料商；不過，由於積層製造技術尚未成熟，且未普及化，目前對企業營運貢獻比重不高，但倘若議題持續發燒，其股價也將可望受到激勵。

投資前慎防話題退燒

已進軍積層製造領域的上市櫃公司，包括代理積層製造繪圖軟體的實威、大塚、上奇、聯強、大世科，代理並銷售積層製造機組的實威、辛耘、神達控、震旦行，代工與自製層製造機組中光電、金寶、泰金寶、揚明光，生產積層製造零組件的神基、上銀、直得、亞泰、聯鈞，與生產相關設備的均豪、東台、東捷，與積層製造耗材廠商國精化、鑫科、偉盟。
現在，積層製造技術所採用的材質，仍以塑膠為主，若可採用金屬、陶瓷材料，當是其技術發展的里程碑，「第三波工業革命」方正式到來；至於其在醫學上的應用，如「複製」器官、幹細胞等，短期內仍將只是概念，很難拉抬臍帶血、生物骨幹耗材相關個股股價向上爬升。
其實，積層製造技術已發展多年，但孫伊廷研判，往昔因相關專利為美國大廠3D Systems、德國大廠EOS長期壟斷，導致技術發展頗為緩慢；幾年前，因為相關專利陸續到期，才出現百家爭鳴的局面，促使技術水平快速提升，連帶使媒體倍感振奮，但最近已明顯遭遇瓶頸期。
「積層製造背負著太高、太重的期待，但技術發展的時程卻可能相當漫長，當媒體報導減少，熱潮便可能快速退燒。」孫伊廷觀察，先前因新聞熱潮而飆漲的積層製造概念股，股價已紛紛下修、回檔，投資者亦應謹慎以對，勿將想望與現實混為一談。