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20211111_DForum微控制器論壇

產業規模十年成長百億美元 積層製造優勢與挑戰

3D列印的植入物可依病患需求客製化,還能大幅縮短手術時間。Materialise

NewCap Partners分析指出過去10年積層製造(additive manufacturing)產業規模成長約100億美元,全球市場規模可望接近120億美元。積層製造仍面臨材料、成本、專業的挑戰,但未來可發揮周轉時間短、設計自由度高、可規模化(scalability)的效益。

根據Design News報導,積層製造需倚賴協作、合夥關係、更多的溝通且價值鏈相當複雜,包括原料供應商以及將原料正確轉換成各種3D列印裝置用料的加工者都牽涉其中。市集讓列印機製造商以列印機即服務的方式,滿足想採用積層製造但不願直接購買列印機廠商的需求並解決效率問題。

醫療積層製造第一項挑戰是採用材料未經驗證與測試,製程會改變材料特性、增添成品特性變數與故障可能性,都是關乎滅菌需求、機械與熱特性表現一致性、適配性變化等的主要考量。第二項挑戰是單一組織難以具備讓積層製造順暢運作的設計、材料、列印機硬體、軟體工作流程、後處理等所有專業。

第三項挑戰是成本,醫療產品比消費性產品的利潤更好、成本效益問題更少,但幾乎在任何情況下3D列印機與列印材料的成本都是高於傳統製程,且3D列印程序的控制變異性高、不易做到可重複性,因此多數用於原型以及產品開發鑄模與模具的製作,而不是量產零件的製造。

列印機的設計與處理日益精進,數位設計與量產零件工作流程的連結整合雖可能還要5~7年,但卻是克服積層製造挑戰的正確方向與趨勢,使用者終將了解積層製造的優勢進而擴大應用。醫療積層製造第一個效益是周轉時間短,例如通用的植入物未必完全適合特定病患或應用場景,但3D列印的植入物可依需求客製化,因此還能大幅縮短手術時間。

第二個效益是3D列印從無到有的成品製作方式可讓設計的自由度更高,例如裝置的效能表現也能改變,產生許多尚未開發的機會。第三個效益是可規模化,金屬3D列印因列印機成本極高而進展緩慢,3D列印零件的大商機之一應是採用聚合物材料,雖然某些材料特性不及金屬,但使用者在選擇合適的列印材料時應持開放心態。

聚合物、光聚合物、高性能熱塑性塑膠是積層製造最常使用的材料類別。

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