■安集科技 / 莊侑倫 特別助理
前言
工業4.0 時代下，金屬3D 列印隨市場思維在演進，除原有的設計打樣、免開模費用與節省工時之思維，賦予公司在產品設計與材質上更大的發揮空間，也重新定義產品的定位。各國企業面對勢不可擋的智慧生產浪潮，無不卯足全力研發以升級智慧生產力。而金屬3D 列印因具多元材料選擇、快速設計製造與減少存貨等特性，在智慧生產浪潮中佔有一席之地。放眼國際金屬3D 列印及專用材料之發展，從自行車、汽機車、航太、生醫乃至於日常生活用品等，已大量被開發和運用，而目前雖以存在尖端科技中居多，但預估未來將廣泛地被使用。下方就目前發展進行概述。
輕量化、高強度、耐高溫的金屬3D 列印材料
空中巴士集團旗下AP Works 推出世界首款為選擇性雷射燒熔(SLM) 列印技術開發之鋁合金材料Scalmalloy®（圖1），其拉伸強度高達520MPa，破斷伸長量為13%，抗疲勞性、可焊接度、強度重量和延展性也優於一般鋁合金。其在高溫下的穩定度更是優於傳統航太鋁合金，非常適合航太與高溫運行的環境。空中巴士從2015 年的機艙，到2020 年的尾翼垂直安定面與機翼，透過設計優化與金屬3D 列印，研發出更輕量化且高強度耐衝擊的部件。Scalmalloy®也於2020 年取得F1 方程式賽車協會材料認可。
從實用、方便到優雅、簡潔的自行車
在商機無限，競爭激烈的自行車市場，各大車廠運用鋁合金、碳纖維、鋼材與鈦合金創造最佳化車架與部件。64 鈦，對傳統工藝來說，加工與處理困難，但對金屬3D 列印而言卻是輕而易舉（圖2）。德國Urwahn 透過金屬3D 列印整個電動自行車車架與前叉，將管線與燈具優雅整合到車架，造型更加簡潔，更不需擔心焊接處強度不足之問題。
汽機車金屬3D 列印部件
企業透過材料與製程的研發，不斷地開發新動力與底盤，提升車輛整體操控與強度。世界汽車大廠如BMW，對金屬3D 列印早已駕輕就熟，除設計打樣外，也直接將列印之部件安裝在量產車型中。而對機車大廠KTM 來說，金屬3D 列印大幅縮短開發時間。列印部件可直接上場測試，快速取得最直接的反饋。在研發項目倍數成長的年代，這些演進改變更加可貴。
減重、省油、高耐用度，一體成型之飛機發動機
星宇航空第四臺空中巴士(Airbus)A321Neo，採新世代發動機CFM LEAP，油耗比過去空中巴士A320 減少15% 至20%。發動機CFM LEAP 內含19 個GE 公司以選擇性雷射燒熔(SLM) 列印Superalloy 的燃料噴嘴，至2018 年底已生產逾3 萬個。而燃料噴嘴的20 個複雜部件，在金屬3D 列印下，一體成型，減重25% 且耐用度提升為5 倍。
太空領域之應用
創業家馬克斯(Elon Musk) 的航太製造商SpaceX 之SuperDraco 推進器，即是採金屬3D 列印，來達成低成本、高強度、高延展性與高良率。而英國新創Orbex 則是列印世界最大火箭引擎，成功減少30% 重量，縮短90% 時間，並降低50% 成本。
生醫領域之應用
相較傳統醫材植入物，金屬3D 列印植入物具高度客製化之優勢，且可配合高生物相容性的醫材級鈦合金。目前外國金屬3D 列印植入物，涵蓋從頭部、胸腔、脊椎，到其他骨頭，患者在術後，因客製化與既有骨骼融合良好，大幅改善術後生活品質。
結語
一個微量改變，產生強大的力量。隨著消費市場變遷，企業須不斷創新締造競爭優勢，以維持競爭力，而金屬3D 列印便在這股智慧生產浪潮下探得先機，掌握一步到位、無縫接軌、材料多樣化等特性，創造了智慧製造的全新商機。
目前安集科技已取得AS9100 航太認證（ISO 13485與GMP 認證也正在進行中），藉由最佳化的金屬3D列印與後處理製程搭配優質圓融金屬粉末，使產品得以完美呈現。安集科技在金屬3D 列印服務上，積極佈局，協助企業尋找、設計、開發更貼近消費者的應用需求，打破以往傳統技術眾多不可能性，與在地企業一同成長茁壯。■
圖1：除航太鋁合金Scalmalloy® 外，金屬3D 列印還可列印銅合金、不鏽鋼、鈦合金、超鎳合金等材質
圖2：折疊自行車結合鈦合金、鋁合金、銅合金，從車架、前叉、傳動、腳踏與輪框皆為金屬3D 列印
