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2012年3月《經濟學人》雜誌指出，全球正邁入第三波工業革命－「數位化製造」，而最重要觸媒為積層製造(AM，Additive Manufacturing)亦稱為3D列印。麻省理工學院科技評論 (MIT Technology Review)將3D列印列為是2013年十大科技突破。美、歐、澳、非與亞洲等國家，紛紛以國家級研究資源投入，鎖定關鍵的發展期，迎接未來成為主流的先進製造技術。

    美國、新加坡和中國等政府都傾全力發展 3D 列印產業，美國將就其列入十二年國教與高等教育課綱，把推展3D列印技術，作為振興美國製造業的重要策略，而臺灣也無置身事外，透過發展3D列印，推動產業應用創新加值與佈局關鍵技術，強化臺灣製造業之競爭力。為推動3D列印設計人才，計畫在高中職普及使用3D印表機，能讓學校教育體系的年輕學生有機會使用立體列印工具，可及早激發其對創意設計的興趣。工研院也積極投入3D列印技術，成立國內第一個3D列印製造產業群聚，目前已經有36家企業與機關參與。

    透過3D列印，規模經濟將不再是製造業的重點，社群化的合作與產品的獨特性才是這波工業革命的新趨勢。近代工業變革從十八世紀後期英國紡織業的機械化，以蒸氣動力技術讓人們從手工製造轉向機器製造，帶動第一波工業革命；二十世紀初期，福特汽車創辦人亨利．福特(Henry Ford)運用可移動的流水生產線，開始大量製造，帶動第二波工業革命；2011年以來，英國《經濟學人》雜誌、美國《華爾街日報》與CNN等國際媒體相繼報導，點出全球正邁入第三波工業革命。

工業革命後，大量生產降低了產品成本與製造時間，滿足了早期快速成長的市場需求，但是現代人的需求多樣化，故市場的走向已漸漸從產品導向轉換為客戶導向，大量生產的方式雖然成本低，但是消費者選擇有限，已經無法滿足現代人客制化的個人需求。3D 列印帶來的革命性影響即是引領一個新的製造業思維：小量製造的、客制化的、精緻的製造生產過程。3D列印有別于工廠生產線大量、快速的製造流程，將一定厚度的材料反復列印在平臺上，循環往復，直到生成整個成型件。按照不同的實作工藝，材料可以是紙張、塑膠、金屬、陶瓷等各種材料；因為如此特性，它能透過小量生產提供高度客制化的產品服務，快速即時溝通、有彈性的製造方式與較短的生產流程，製造商就可以消費者需求為中心，透過網路平臺與消費者密切互動，來製造好品質的客制化產品。在３Ｄ列印技術的幫助下，未來人人都是「自造者」。

 

第一章 3D列印技術概觀 
1.1 前言： 
1.2 積層製造(ADDITIVE MANUFACTURING) 
1.2.1 傳統加工與積層製造流程 
1.2.2 積層製造技術種類與材料 
1.2.3 3D列印設計圖檔 
1.3 3D列印應用領域 
1.4 3D列印的迷思 


第二章 3D列印與系統性創新思維 
2.1 創意實體化 
2.1.1 創意設計成型流程 
2.2.2 系統性創新TRIZ手法： 
3.1 3D直覺建模軟體功能介紹 

 

第三章 創意3D建模

3.1 3D直覺建模軟體功能介紹


第四章 創意3D掃描、逆向工程技術 
4.1 常見3D掃描技術簡介
4.2 結構光3D掃描器
4.3 3D掃描器介紹


第五章 創意3D成型輸出 
5-1 3D印表機功能說明 
5-2 模型建構與列印 

 

3D列印已經應用於醫療、產品展示、建築、文創藝術、模具/工件製造，設計師可將手中的數位檔案，可以透過快速成型技術轉換成物理實物模型，可隨時修改資料後進行製造，尤其適用於物件設計階段的模型製造，整個生產過程數位化，方便對設計和功能進行驗證，及時發現問題。

生醫領域：

3D列印主要應用在醫學治療的支援，尤其是骨科方面，可小批量、數位化的客製化製作人工骨頭或關節。如透過電腦斷層掃瞄之影像轉換為3D資料，利用3D列印技術，製作出符合尺寸的人工骨頭。其他尚有如3D列印假牙、助聽器以及義肢等。

模具/工件製造：

3D 列印技術非常利於工廠模具、產品製造，開模快、成本低，且不只限於原型製作，能製造出能直接販售、使用的產品。過去因為3D 列印機器昂貴，製造加工只能採取傳統費時的「減法」方式，包括切削、鑽鑿、研磨和銼修等，而3D 列印是簡單許多的「加法」。所以3D 列印最直接的價值反應就是降低生產成本。3D 列印積層製造技術可大幅縮短複雜工件之製作工期，免除多道製程以及轉換加工機所需的時間，使製造方式進入批量客製化，大幅提升製造效率。

文創：

除了製造業的3D 列印發展機會，文創產業也能從3D 列印受惠，在3D列印技術的協助下，文創工作者想實踐腦中的設計點子時，不再需要花費高價成本開模、打樣，這可以幫助許多文創工作者實踐小型創業的可能。

金屬成型：

高價位的金屬成型早已被應用在航太和汽車產業。「就連美國太空總署NASA的火箭引擎，也是3D列印製造出來的，製造時間從一年縮短到四個月，成本節省了七成，」。金屬3D 列印具有一體成形、耐度高、重量輕的優點，產品設計師採用此法，可以使產品帶來不同的價值。例如用於航太的零件，過去傳統模具製造方法做出來的零件相對厚重，但使用金屬3D 列印就可以帶來輕巧的效果。

3D列印的迷思

過去我們從未有過這樣一項技術，能夠隨心所欲地將自己的想法轉化為實際物體，且幾乎無需考慮現有設備或技術。但事實上，3D列印仍然是一項不成熟的技術，且面臨著材料、成本等方面的諸多限制，就目前市面上大多數的消費型3D印表機來看，成型的技術還無法滿足高精度的3D模型要求，如使用FDM成型技術，成本表面會有些許的階梯狀；太薄、結構懸空等物件列印時也需額外注意，故印製出來的成品在精度、細度、穩定度等各方面還算不上及格，3D列印速度算慢，無法快速大量生產也大幅了限制目前的產業與應用的發展，就如本書一開頭所提，3D列印並非是要取代傳統製造，雖3D列印具備許多傳統製造難以達到的優勢，但其技術目前仍有許多難題要克服。

3D列印是由傳統減法式製造改變成加法式，但兩者並不對立，且3D列印並不是要取代量產製造，也並非可是立即進入量產市場的技術，目前仍是小量生產的型態居多，積層製造是製造技術大家庭的一個新成員，能夠與既有技術互補的一種新興技術。整合加法與減法兩種製造方式，也就是透過積層製造達到客製化目的，而精度則靠CNC工法來處理。

在2D列印世界中，照片、繪圖是我們已經很熟悉的技術，但是在3D的世界，懂得建模的人不多，建模軟體操作又有較高的門檻，故如果能有一個簡易操作的軟體與流程，帶領使用者無礙地將腦中的創意實踐成個性化的3D物件，讓3D列印機發揮無限的可能，而這即是本書的宗旨。19

 

本書採取步驟式的教學方式，一步步地引導從創意發想、3D設計檔到3D列印，提供一個完整的流程。並介紹讀者一款3D建模軟體SpaceClaim，不同於傳統的參數式的階層與限制關係，採用3D直覺式建模的方法，並且克服了CAD軟體目前最常遇見的格式、互通、修改、結合等問題，不管在機構元件設計、文創設計、板金等，都是3D列印機的絕佳夥伴。