3D打印受寵 定製普及創新

記者：鄺海盈 吳軍賢 巫曉棋

日本最近有科學家成功以3D技術打印人造牛扒，使牛扒的脂肪比例更加均勻，提升口感之餘也豐富了牛扒的營養成份。日後，食品科技界甚至有望製作出根據客人需要調整不同肉類結構的定制佳餚。近年來，3D打印研發技術不斷突破，從專業的精密工程漸漸走進日常生活。香港三維打印協會創會會長冼慧妍表示，過去因材料技術限制，一般只使用塑膠作為打印材料，但發展至今，各類金屬材料已可應用於3D打印機中。不久前，香港有公司更引入全亞洲首部可以打印真黃金的打印機，並與珠寶設計師合作，製作出全亞洲第一件以真金打印的飾物。

3D打印改進生產模式

事實上，3D打印早在四十年前已經面世，由於當時製作成本極為昂貴，通常只應用於高精密技術與工程領域。最近十年，由於3D打印技術專利權期限已過，市場上出現了不同類型的3D列印機和新式原材料，製作成本比以前低，越來越多行業開始使用3D打印技術來生產產品。以汽車工業為例，由於汽車零部件繁多，生產商會利用3D技術將零部件先列印出來校對和測試，合乎規格後再進行大規模生產，以降低生產成本。根據市場調查機構 Wohlers 報告顯示，2019年全球應用3D打印最多的行業為汽車工業，佔16.4%；其次是消費或電子領域，佔15.4%；隨後是航天及醫療，分別各佔14.7%及13.9%。

在香港，不少行業已經開始接觸3D打印技術。冼慧妍指，3D打印技術能夠改變現有生產模式，從而提高大眾的生活質素。她稱：「許多擁有工業背景的行業已加入3D打印協會，以接收有關技術應用的資料。例如建造業、飲食業、機器銷售商、家電或電子產品、眼鏡業，在香港見到的大珠寶品牌等消費行業，都有加入協會。」

中美市場佔全球半壁

3D打印近年發展迅速，全球市場規模逐漸擴大。Wohlers報告反映，行業收入按年遞增，而且2015年至2019年間，該行業的增長率維持在20%至30%的高增長水平。市場由2015年的51.65億美元增長至2020年的127.58億美元，2017年到2018年的增長率更高達33.5%。不過，受新冠疫情沖擊，2020年的行業增長率大幅下調至7.5%。

而在全球3D打印市場中，美國市場規模最大，佔比達34.4%，中國佔比10.8%，是繼美國的第二大市場，合計中國及美國已佔超過全球一半的市場份額。而香港亦佔一席位，佔3.9%，比重與韓國相若。

據調查機構賽迪顧問 (CCID) 的數據顯示，中國3D打印市場則由2017年的96億人民幣發展到2019年的157.5億人民幣，三年增長率維持24%以上。報告表示新冠疫情反而推動中國3D市場在醫療方面的發展，因此預計2020年會保持30%以上的增長率，規模可達208億元人民幣。

高效度身定製

在香港，3D技術應用已普及至一般大眾，為客戶定製個人化的產品越來越流行。有醫學科技公司和診所按照用家的耳道及口腔形狀，使用3D打印製造出專屬的助聽器及箍牙模具等。也有企業看中客製化市場，利用3D打印技術提供定製模型產品。例如，有公司與德國研發公司合作推出全港最快的3D掃描器，能在1秒內掃描人像、小朋友及動物，短時間內輕鬆取得3D數據，打印出以真人或寵物為藍本的立體模型。3D技術公司創辦人馮兆恆表示：「打印出來的立體模型和掃描數據讓客人留住當刻的美好，即使親人或寵物一天不在身邊，亦可憑藉紀念。」

除了可以訂造模型外，有不少人選擇定製珠寶首飾。雖然度身訂造在珠寶行業不是新鮮事物，但特別的是有珠寶設計行業運用3D技術提供打印首飾服務。3D打印珠寶製作公司創辦人盧志昂認為，3D打印技術能以客人為本，套用不同設計方案，更能將他們心目中的飾物還原，不受市面上的款式限制，構想、設計、以至物料亦可由客人自行挑選。他指出，3D打印可以製造不同形狀和複雜精巧的物體，產品樣式精準多樣。他將傳統手工製作與3D打印進行比較，「如果製造一件帶有精緻花紋設計的首飾，人手及機器加工未必能顧及細節位置，加上繁複的設計，人手製成品會有偏差和瑕疵，但以3D打印製作就不太受工藝技術限制，而且大大減少製作時間，成品也較為完美工整。」

馮兆恆還指出，3D打印技術的最大特色是無需任何機器加工，只要經電腦計算物體數據後，便能立刻打印任何形狀的實物。他說：「打印時間由數小時至一日不等便可完成，大大縮短生產供應鏈周期。由接獲訂單、經過數周製造、運輸，到最後到貨，整個過程以前大約需一個月時間，但現時只需三至四日就已經將產品送到客人手上。」由於3D打印主要是小批量生產，針對個人要求度身訂造產品，企業只需按客戶要求製作， 每次產量都是一至數件不等，加上生產周期短，不會囤積大量貨品，節省倉儲空間。馮兆恆補充：「3D打印未必是在人手或物料上降低成本，很大程度是做到零倉儲，大大降低儲倉和租金成本。」

3D打印的優勢還擴展創新藝術市場。近一年來，NFT（Non-Fungible Tokens，非同質化代幣)加密藝術潮流席捲全球，不少人認為NFT藝術品是數字虛擬文件，只能在網上展示，那麼如何在現實中展現出來？有人就將3D打印與NFT區塊鏈技術融合，近期外國有服裝設計師以3D繪圖軟件設計服飾後，將該3D設計圖放上NFT平台出售。一旦成功交易，買家便會擁有該衣服的所有權，還可選擇以3D打印製作實體衣服，並自行選擇服裝的材料和顏色。

打印材料成本高

在技術層面，雖然3D打印可以使用多種塑料和金屬物料，但不是所有原材料都適合直接打印，而且每一部3D打印機器只能採用一種材料。盧志昂指出，若直接打印金屬而不先行打印模具的話，產品的質感會比較粗糙，相比使用高溫煉製的傳統方法，效果未必理想。他亦提到雖然3D打印準確度較高，但是面對更精妙的設計，如接駁位置較細，實物可能容易斷開，而且有時候打印過程會出現偏差，需要人手調整位置。

在成本控制方面，3D產品的製作成本還取決於打印技術類型、所需原材料和打印要求，如果採用金屬材料或將幾款原材料混合，這需要更高階的3D打印技術，且部份原材料價格昂貴，導致訂製產品價格提高，降低人們的購買意欲。

廣泛參與產品開發

香港也有專業機構致力幫助公眾認識3D技術。香港三維打印協會創會會長冼慧妍稱，「在協會成立初期，我們花了不少時間提高各行各業或市民對3D打印技術的認知。近年，我們就投放較多資源在企業培訓方面，包括與大專院校合作。」她補充，每年當各大專院校設計系的學生有畢業作品，比如傢俱、家電或電子產品，協會都會與他們合作，幫他們利用三維打印由設計變成實物。

協會還與政府合作推廣3D打印技術，幫助各界了解3D打印技術的發展和應用。冼慧妍指，「商會成立初期，我們已經申請政府工業貿易處的基金，舉辦涵蓋各個行業的講座和帶領會員到國內開設展覽，介紹和推廣香港的3D打印技術，亦吸引不少其他香港商會的會員參與，例如是香港珠寶業商會。」她續稱，未來希望參與更多初創公司的產品開發，發掘更多商機。

珠寶3D打印技術流程

1. 設計師首先通過立體模擬設計軟件設計首飾，經過一段修正期後有最終3D渲染圖。

   

2. 接着以3D打印模具，然後再覆蓋石膏，待凝固後取出。

   

3. 在石膏模上倒入液體金屬後澆注鑄造。
4. 最後進行拋光加工和手工鑲鑽。