3D列印：技術、材料與代工廠選擇指南
2023/06/27閱讀時間約 7 分鐘
3D列印（3D printing）又稱為積層製造，是常見的工業技術，但是近年來因為3D列印已經廣乏地應用在各產業領域上，本文將帶你認識什麼是3D列印，並瞭解其各種不同的列印技術與材料，使你之後要尋找3D列印代工廠時，可以有效率地表達你的3D列印需求。
3D列印是什麼？3D列印技術與優勢大公開！
3D列印運用3D列印機使3D設計圖檔迅速呈現出成品，3D列印的技術是將列印材料堆疊而成，亦稱為「加法製造」。3D列印是常見的工業技術，但是近年來因為3D列印機台製造商推出許多親民的機種，使得民眾涉入3D列印的門檻降低，3D列印更被廣泛討論並應用在消費性產品上，擴展的領域也因為3D列印具有「快速打樣節省成本」、「客製化製作」等特性，因此無論在建築、機械工業、汽車產業、航太業、教育產業、醫療服務業都相當青睞。3D列印之所以能快速創作出成品，是因為擁有比一般模具創作還要不同的技術，如：SLA、DLP、SLS、SLM、MJF、MJP、FDM 7種。可依自己的需求與經費考量挑選適合3D列印技術。
3D 列印代工是什麼？一篇看懂技術優勢和常見應用！
3D列印代工是以「3D列印技術」為基礎的代工服務，通常由專門的3D列印代工廠商，代工生產客戶所需的產品。透過先進的3D列印設備和專業的技術團隊操作，可以生產出各式各樣精密的列印件，3D列印代工有「靈活訂製」、「快速生產」、「精度質量」、「可持續性」、「創新設計」等五大特色，由於傳統模具開模生產需要多道工序和人力，因此3D 列印代工在各個產業領域都被廣泛應用。
什麼是工業級3D列印？一篇文章帶你快速了解
欲進行3D列印需要準備3D CAD圖檔，可透過3D製圖軟體進行繪製正向3D設計3D的CAD檔案，以目前台灣主流軟體為： SolidWorks, PorE, Inventor, SolidEdge, cartier, AutoCAD等，也可以透過3D掃描的方式進行3D逆向工程，用此方式可以大幅度降低設計時間與門檻，但是3D掃描後的圖檔為不可編修的，後續須透過逆向建模軟體進行建模後才能進行設計變更，有3D圖檔後，可以藉由3D切層軟體進行圖檔切層與印製參數設定，進而讓3D列印設備進行輸出，穫取列印件。
3D列印主要有7種製程技術，不同的列印技術會有各別的列印特色與列印材料，依您的需求及應用選擇適合的3D列印製程技術，7種製程技術包含：
- Fused Deposition Modeling (FDM)：塑膠熔融擠出系統
- Digital Light Processing (DLP)：數位光投影成型系統
- Color-Jet Printing (CJP)：全彩列印粉末成型系統
- Multi-Jet Printing (MJP)：多噴嘴列印複合式成型系統
- Stereo Lithography Apparatus (SLA)：雷射燒結液態樹脂成型系統
- Selective Laser Sintering (SLS)：雷射燒結塑膠粉末成型系統
- Direct Metal Printing (DMP)：雷射燒結金屬粉末成型系統
PEEK 3D列印是什麼？製成怎麼做？一篇文章帶你詳細了解
3D列印塑膠熔融擠出技術 Fused Deposition Modeling (FDM)是最常見的3D列印技術之一，常用的列印材料為PLA與ABS，所以一般FDM 3D列印設定的噴頭溫度約莫在200ºC，但是FDM並不侷限於此，若有列印件的需求有耐高溫時，可以挑選熔點更高的列印材料，如：PEEK。
印製PEEK材料的噴頭溫度會比列印一般消費等級的噴頭所需溫度還來的更高許多，列印環境較為嚴格，若有此列印需求，應尋求專業的3D列印代工廠進行製作。PEEK列印材料除了可選擇線材的FDM列印技術外，也有粉末狀可以採用SLS技術將PEEK粉末進行雷射燒結成型，但SLS技術因為設備成本高及列印後處理的額外費用，其列印價格高出了FDM技術不少。
光固化3D列印是什麼?一篇看懂光固化3D列印技術差異！
光固化3D列印的材料主要是用液態的光敏樹脂材料，藉由各種不同的光照面板或雷射光束技術固化成型的列印方式，光固化3D列印的的成品外觀平滑，精緻度較高。常見的光固化3D列印技術如下：
- 桌上型投影機技術DLP：採用的是LCD投影機技術，將物件切片後的單截面以投影方式逐層將投影畫面堆疊在光敏樹脂上，目前市場上有以2K、4K、8K解析度進行投影，最終成型成樣品元件。
- 桌上型低功率雷射技術MICRO-SLA：以低功率紅外線雷射進行掃描樣件切層的光固化液態樹脂，掃描路徑固定且不可調整，最終堆疊成型後完成元件。
- 連續倒抽成型技術CLIP：連續液體界面生產技術通過平衡光和氧的光化學過程生產零件。它的工作原理是通過透氧窗將光投射到紫外線固化樹脂的儲層中。隨著一系列 UV 圖像的投影，零件固化，構建平台上升。
- 紫外線噴頭成型技術POLYJET：PolyJet光固化3D列印先將液態光敏聚合物的小液滴透過噴頭噴塗成型，將軟質性和硬性光聚合物結合起來。
- 雷射燒結液態樹脂光固化技術 SLA：由高功率雷射燒結液態樹脂，透由可變光斑與雷射路徑進行樹脂的燒結成型。
金屬3D列印怎麼做? 製程關鍵因素一次帶你看！
金屬3D列印是隨著粉末冶金技術MIM衍伸出來的，3D列印材料也是由粉末冶金的粉末所製作而成，金屬3D列印因材料高單價的關係，其列印成本相較其他列印技術高。影響金屬3D列印製程的主要關鍵因素有「材料種類」、「列印製程緻密度」、「表面品質」。目前在市場常見的製程有金屬擠絲製程、黏結劑噴射成型技術、鐳射粉末熔融技術共3種，其說明如下：
- 金屬熔融沉積成型技術（FDM）：與塑膠FDM差異在於底板的溫度、成型艙體、噴頭，製程包含擠絲、脫脂、繞結，過程冗長且精度不佳，完成品的表面可能會出現堆疊紋路。
- 黏結劑噴射成型技術（BJT）：通過刮刀將金屬粉末鋪平後，由黏結劑將金屬粉末黏牢使用噴頭並加熱將黏結劑固化，再進行脫酯與燒結，此製程因設備單價及耗材昂貴。
- 雷射粉末床熔融技術（LB-PBF）：運用高功率的光纖雷射將金屬粉末融化進行燒結，再由滾輪或刮刀鋪平金屬粉末，由於粉末流動性差所以此技術困難點在於：如何實現完整燒結並考慮到溫度、光斑、鎮鏡進行配合，此方式最常用於3D列印代工中。
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