工研院大尺寸金屬3D列印 助拚航太商機

工研院雷射與積層製造科技中心主任曹芳海表示，為符合次世代航太產業需求，工研院3D列印團隊將自主研發的硬體系統與比利時Materialise公司的製程軟體成功「軟硬整合」，開發出四區大面積專用製程掃描策略，除了可避免列印煙塵交互影響製程，也透過精密控制提升多顆雷射同區共熔的加工品質。

相較傳統單頭雷射3D列印，不僅解決大型工件的複雜製造需求，也能完成小尺寸的多樣量產，生產效率最高提升4倍，客戶端從開發、生產及後續的維修與置換成本，均可大幅降低。

曹芳海指出，過去製作大尺寸零件時容易產生熱變形影響製程良率，工研院提出全球首創的立體多邊型掃描策略，可平衡雷射製程中熱應力的累積，使金屬零組件變形程度較傳統方式降3成，有效提升製造品質。

而結合工研院獨特的光學調控引擎，未來更可依照不同金屬列印材料的特性，分區調控出不同的雷射光型與掃描軌跡，藉此突破單一材料的屬性限制，創造出金屬積層材料調控的應用潛力。

曹芳海說，工研院目前已成功建立10x10x10立方公分、25x25x30立方公分及50x50x50立方公分等三種尺寸的國產自主設備供客製化設備需求，此外也協助超過八種以上國產材料商品化驗證與參數優化，成功輔導國內廠商設備材料自主。

曹芳海引述研究機構Wohlers Report資料顯示，全球積層製造產業產值持續成長，2016年積層製造服務與系統及材料的市場約60.63億美元，較2015年提升17.4%，主要成長力道來自金屬3D列印。

雖然整體市場仍有設備昂貴、可3D列印的金屬材料品項太少等問題，但隨著主要關鍵技術專利於2017年到期，且醫材與航太應用不斷增長下，未來大面積列印設備的相關應用與專用材料可望在2018年更加普及。