■臺灣科技大學 鄭正元 特聘教授
積層製造技術發展以來，我們逐漸認識到這類工藝具有眾多獨特性能，可以藉由層層疊加製造複雜形貌、或鏤空之物件等。然而受制於早期的設計思維與工具，仍然難以跳脫傳統製造設計的框架，為此積層製造設計(Design for Additive Manufacturing, DfAM)這一概念應運而生，在此典型的運用工具就包含有晶格結構設計、多材料設計、拓樸優化、與整合零件等方法。
晶格結構通常受到天然結構如金屬晶體、或者生物等啟發如骨骼、魚鱗、木柴、蜂巢等。由節點、梁柱等組件最容易被製造，以此形成的結構常被運用在建築領域，例如著名的近代建築：艾菲爾鐵塔，1889年落成以來，其結構支撐著高達10100公噸的重量，體現晶格結構高強度-重量比的性能。
然而當尺度縮小到釐米、毫米等級，晶格結構幾乎不可能透過傳統的工藝製造、組合，此時便進入積層製造技術的獨特領域，不僅傳統的節點、梁柱結構，各種曲面、幾何元素也被納入考量。晶格化結構的主要特點如下：
- 高強度-重量比：透過減少非主要受力區域的材料，可以在強度許可的條件下大幅的減少結構重量，達到輕量化的作用；
- 高表面積：晶格結構更可提供大量的表面積，對於促進熱交換和化學反應的產品可以實現效率提升；
- 吸收衝擊能力：晶格結構的交錯排列也可提供一定的緩衝能力，可用於個人護具乃至降低噪音之用途。
此外，例如高分子材料藉由氣相分散形成我們所謂的發泡材，又可分為開孔、閉孔、硬質、半硬質、軟質等。同理，各種晶格結構也可視為一類創新材料，藉由事先研發各式結構性能，將可在需求產生之時快速的對應並套用。
本期報導在晶格化設計與創新材料方面，分別邀請到虎門科技、通業技研、成大劉至行教授與數可科技、實威國際、台科大鄭逸琳教授等，一同分享近期的創新技術與研究成果。
