3D列印印出你的夢幻產品
2013-06-26 天下雜誌 525期 作者：王曉玟、周原
圖片來源：黃明堂
過去，要數十萬元開模，數週才能看見模型。現在有3D印表機，十分鐘，模型就出爐。這股威力，讓小公司開始競爭革命，推翻大企業優勢。
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一個完美的弧度，一場新工業革命的開端。
台北辦公室裡，三十五歲的小智研發創辦人黃謙智，正專心把玩著一個五公分的銀色錫製三邊骨架。六邊形為中心，加上三道完美的弧面，組成骨架。用這個骨架連接木板，就是能變化組合、無限延伸的書架。
祕密武器，是辦公室裡兩台MakerBot ３Ｄ印表機。
只要設計師在電腦裡用軟體試算好力學、構造、材料強度，連上３Ｄ印表機，印表機噴頭滋滋噴出熱呼呼的一絲絲塑膠，反覆堆疊，把電腦螢幕上的模型化為成品，聞起來像微焦的鬆餅。
過去，台北設計師設計出模型，要跑到台中模具廠花上數十萬元開模、測試弧度，來來回回數週才有模型。現在，設計師在桌邊，等十分鐘就有現成模型，馬上擁有完美的弧度。
「我們正站在『製造民主化』的浪頭上，」黃謙智說。「快速成型」（rapid prototyping）只是３Ｄ列印的巨大潛力之一，省下傳統鑄造、磨床、銑床工序的製造成本。像小智研發三十多人的小公司，只要有創意，也能和大企業比肩競爭。
而獨佔生產工具的大公司，現在得面臨全球數千萬家小公司的挑戰。
當台灣股市熱炒３Ｄ印表機代理商概念股，黃謙智兩年來早用３Ｄ列印出設計模型，預先組裝，隨時調整。
鏡頭快轉。３Ｄ列印浪潮的起源。
紐約，蘇活區北邊新冒出的「諾活區」（Noho）。
桑葚街二九八號。
這裡是美術老師佩提斯（B. Pettis）創辦的３Ｄ印表機公司MakerBot第一家店面。
這家黑灰相間的小店，讓美國年輕一代體驗到３Ｄ列印的魅力。一面牆上掛滿三十五種顏色的塑料卷軸，一綑四十八美元的塑料，就能印出三十個手機殼。
櫃檯邊，頂著爆炸頭的非裔美國設計師海恩斯（T. Hinds）正用電腦軟體Tinkercad畫玩具模型，準備列印出來給孩子玩。海恩斯週末都在這間店，教孩子們列印出自己設計的玩具，幫美國未來的主人翁，重拾製造的手感。
去年，MakerBot二一九九美元的３Ｄ印表機問世，美國媒體紛紛稱之為本世紀的「麥金塔時刻」。
就像一九八○年代，一小群志同道合的矽谷工程師，組成「自製電腦俱樂部」，意外顛覆了ＩＢＭ主導的大型電腦主機產業，將ＰＣ帶給每個人，催生了數千億美元的新產業。MakerBot也將「桌上製造」（desktop manufacturing），帶入每個家庭。
降低成本、縮短時程
根據市調機構Wohler統計，３Ｄ印表機每年近三○％成長，前年達二十五億美元。MakerBot短短四年就賣出一萬多台，還供不應求。
「世界從個人電腦的時代，走向個人工廠的時代，」《連線》雜誌前總編輯、《長尾理論》作者安德森，興奮告訴《天下》
３Ｄ列印，一舉降低製造成本，縮短開發時程。
以前，製造創業，需要準備資金開模，有最低生產件數的限制，以量制價。但３Ｄ列印讓小企業有訂單再生產，不必背庫存、也沒有廢料。唯一的庫存，就是存在電腦裡的３Ｄ設計圖。更重要的是，大量客製化，將進入市場主流。
諾基亞推出讓消費者選擇手機機殼設計的服務，並為消費者列印出成品。
愛迪達利用３Ｄ列印，將評估新款鞋子原型時間從四到六週，縮短為一、兩天。原本由十二名技師手工打造鞋底，有了３Ｄ列印，只需兩位技師。
為了重振先進製造業，美國瞄準這項新技術。
美國總統歐巴馬在今年二月的國情咨文內指出，３Ｄ列印，將是美國領先未來全球製造的技術革新。
歐巴馬計劃投資十億美元，打造十五間製造業創新研究所。３Ｄ列印技術被列為第一項。
製造飛機引擎已百年的奇異（ＧＥ），正研究利用３Ｄ列印科技，修補渦輪發電機的葉片。預計在二○二○年前，印出十萬個高精密度、高強度的飛機引擎零件。
「未來，我們將能『印出』一整台引擎，」奇異研究院製造材料技術主任菲桃絲告訴《天下》。她拿起桌上同事送她的鈦金屬銀色花朵。精緻的鏤空，不必「雕琢」，只需「列印」。
全錄實驗室也開發出銀漿導電油墨，可以印出一整張印刷電路板。
製造巨擘如三星、西門子、戴姆勒、佳能，都開始使用這項顛覆製造流程的３Ｄ列印技術。
微型工廠誕生
不僅大企業擁抱３Ｄ列印，美國政府也大力扶植，冀望３Ｄ列印醞釀中小企業創業潮，帶來就業機會。
「就像網路、雲端、開放原始碼軟體讓創業小團隊在半年內靠著泡麵過活，努力開發出一個應用程式、上架、看誰有興趣。同樣的創業現象也開始出現在製造產品上，」白宮科技政策辦公室技術與創新副主任卡利爾（T. Kalil）寫道。
五十一歲的安德森，去年辭去當了十一年的《連線》總編輯，自己創辦模型飛機公司3D Robotics當執行長，嘗試實踐「第三次工業革命」。
海灘、陽光、聖地牙哥。
離市區二十分鐘車程的唐人街，一棟灰色的辦公室，就是3D Robotics的工廠。
約一百坪的研發中心，角落裡站著一個貌似冰箱的灰色櫃子，很難想像，這就是第三次工業革命的第一項利器：３Ｄ印表機。這是二十五歲、金髮碧眼的工程師桑切斯（A. Sanchez），特別買來設計製作遙控飛機的零件。
再走到一百坪的生產部門。這裡是遙控飛機的眼睛——GPS晶片的生產線。三台自動化機器，只需要一名員工，在五十坪的空間，一天做出三百片指甲大的晶片。
這間工廠，只需要二十多位二十幾歲的工程師。他們用網路接觸全球客戶，一看到有人在討論版上提出建議，就通知生產線做調整。
３Ｄ列印、自動化設備、網路社群，成為美國新創工廠的新面貌。
拜３Ｄ列印之賜，設計師、消費者擁有「夢幻產品」的同時，也衝擊到原有產業鏈。
研究機構Transport Intelligence指出，３Ｄ列印可能令全球供應鏈解體，改變離岸生產（offshoring），將工廠帶回到市場，擁有平衡貿易的巨大潛力。
新工業革命的浪潮，襲向太平洋的這一端。
被衝擊的第一線，是台灣年產值五百億台幣、有「工業之母」美譽的金屬模具產業。
「以前是一塊金屬，削、削、削，減法製造。現在是印、印、印，加法製造。五年內任何超商都會看到３Ｄ列印，」上銀科技董事長卓永財預言。八到十年後，３Ｄ列印就會成為製造業主流，台灣若沒有及早研發投入，開發自己的３Ｄ列印機器設備，未來仍會被歐、美、日掐緊脖子，落入低毛利的險境。
工研院南分院積極研發３Ｄ列印，目前已成功為十多歲、關節退化的黃金獵犬植入３Ｄ列印的髖關節。
「台灣要如何利用３Ｄ列印促成醫材、汽車、模具產業的高值化，是未來製造業最重要的課題，」中經院經濟展望中心主任劉孟俊分析。
黃謙智手中錫製的書架骨架，那一道完美的弧度，或許說明了，新一輪的工業革命，台灣正迎頭趕上。
小辭典
3D列印是什麼？
3D列印是積層製造（additive manufacturing）的一支。先將3D軟體模型轉化為2D切層，逐層將材料堆疊到要成型的區域，不斷重複直到成型。早期多為塑膠材料，目前已發展到金屬、陶瓷、透明玻璃材料，應用在有孔道的零件最有優勢。目前還有速度慢、品質不穩定、不易製造複雜零件、尺寸精度、表面細緻度不佳的限制，等待突破。
高端3D印表機，能用電子束熔煉製、雷射切割做金屬產品，如機器人義肢手臂。印表機售價百萬美元。低端3D印表機，用塑膠列印玩具、裝飾品。印表機售價兩千美元。高、低端各有百家爭鳴。
模型飛機公司3D Robotics執行長 安德森
剪斷過長的供應鏈
想在柏克萊、矽谷製造嗎？
工資這麼高，怎麼辦？在這個家具工廠Swerve，你看這個發那科（Fanuc）工具機，蘋果用中國勞工和這種機器來做iPhone。在這裡，我們用機械手臂把零件拿起、放進機器切削，我們叫它「熄燈人」。即使燈沒開、工廠沒人，它也能一天24小時、一週7天工作。
這工廠離隔壁的設計室，不過十英呎。這是全世界最短的供應鏈了！設計就在製造隔壁。你可以天天改設計，每個產品都能與眾不同。「大量客製化」取代「大量製造」。
這是外包的大逆轉。你不必再擁有全球供應鏈、不必再將設計圖送到九千英哩外的中國、再等上六個月才能再看到產品。在全美博士密度最高的柏克萊，我們沒有像富士康那樣的大工廠，但我們擁有由機器人、3D印表機組成的數位工廠。
21世紀是速度的世紀
我稱這第三次工業革命為「桌上製造」、「個人製造」。這有三步發展：第一步，從勞力到自動化。第二步，大量外包，追逐便宜勞力。第三步，外包逆轉，回到高度自動化的製造大國。
我們無法再忍受過長的供應鏈了！因為，21世紀是速度的世紀。
第一輪的全球化，由「金錢」驅動，追逐便宜的勞力成本，從「勞資套利」（labor arbitrage）獲利。第二輪的全球化，由「時間」驅動，當你腦筋計算著「時間經濟」而非「成本經濟」時，你就會用一雙全新的眼看全球佈局。九千英哩外的供應鏈夠便宜，但不夠快。
525期天下雜誌
購買訂閱第三次工業革命，就是把網路革命落實到製造上：從下而上，充滿創業精神，低進入門檻。製造地點愈來愈不重要，哪裡都能製造。
看到這個玻璃花瓶裡的彈珠嗎？生產千萬件產品的大工廠如富士康，就像是一顆顆彈珠，永遠會存在。但彈珠縫隙間有無數沙子，就是生產一萬件產品的數位工廠，將在全球各地掀起「自造者運動」（The Maker Movement）。（周原、王曉玟採訪整理）