過去3D列印技術多指塑膠材質，但在此則特別意指用雷射燒結金屬粉末，再層層堆疊成型。

雖然近年來屬於3D列印工法之一的金屬積層製造（Additive manufacture, AM），因為相較於塑膠材質，更接近工具機及終端加工業者習慣；且同樣可提供一個快速實現複雜成型的途徑，達成較佳設計自由度和零件的複雜性，而備受外界期待。惟因其最終精度還是不及於傳統CNC工法，恐導致工件、產品表面品質易受影響；加上企業導入成本與生產效率仍無法克服，在過去一段時間以來發展緩慢。

有別於現今投入金屬積層製造的各方產官學研單位，多年來在自動化、工業量測、機械運動控制與精密加工等領域，均佔有業界領先地位的英國雷尼紹公司（Renishaw）也在今年5月初落幕的「台北國際數控暨製造技術展（MT duo）」正式發表最新快速堆疊成型製造系統（AM250），將有機會解決過往金屬積層製造最為人垢病的品質與效率問題。

Renishaw推出快速堆疊成型系統

Renishaw推出的快速堆疊成型製造系統係採用SLM技術，先將所得到的3D CAD檔案轉換為STL檔案後輸入設備後，在嚴格控制的大氣壓力下，直接經高功率光纖雷射熔融多種金屬細粉末，燒結產生出厚約20~100μm層層堆疊的緻密金屬工件。該技術現已廣為用於製造特定的醫療植入體、輕量化航太與賽車零組件、高效率熱交換器，以及含有異型冷卻水路的射出成型模具嵌件，提供設計師更多自由度，創造出不受傳統製程或大量生產模具需求限制的複雜結構和形狀、嵌入式特徵。

雷射熔化（加法）還能與傳統機械加工（減法）技術相輔相成，形成製造系統的一環，包括熱處理、表面後處理等，有助於客戶減省前置開發時間、模具及材料成本浪費，僅製造所需產品而率先上市。使用者還能受惠於Renishaw對製程排放量及粉末處理技術，減少不必要的材料浪費，在改進粉末調節系統內精煉後，超過98%以上粉末材料，都可循環再利用。

圖1 : 隨著金屬積層製造發展，將主要先用於滿足輕量化需求，近年來Renishaw更一舉跨足金屬積層製造領域，成為新進設備製造商。（攝影：陳念舜）

Renishaw在今年MT duo雖僅展示2014年與知名自行車廠商Empire Cycles合作成果，強調以積層製造出世界首件單車鈦合金骨架，符合登山越野型車種對輕量及耐衝擊、碰撞要求；Empire Cycles也得利於該工法具備汽機車沖壓鋼板「單體」構造擁有的各項優點，卻不必大量投資添購設備。

但由於該系統具有防輻射和粉末處理的安全設計，足以安全處理鈦、鋁等活性材料為其基本功能之一，在導入高階醫療、航太、電子及高科技應用領域後，相信將能帶來更龐大商機。包括從病患專用的骨科植入體，到大量生產採用混合式結構與質地的醫療器材，雷射熔化技術具有解放製造能力，結合自由形狀和精細晶格結構的潛能，大幅改善病患復原情況。

除了MT duo外，甫於去（2015）年落幕的歐洲工具機展（EMO）則揭示了另一種可能，其不僅以「Let’s build the future（打造未來機具）」為主題，由CECIMO（歐洲工具機業合作委員會）官網及發行的相關資訊則可見，未來製造面臨的挑戰之一，將是金屬積層製造（加法）與傳統切削、移除素材工法（減法）之混合，期待仍藉此實現更高水準的加工一致性和準確性，生產要求精確的零件與產品；諸多參展的歐日工具機及零組/配件大廠，也首度將積層製造列入攤位主題，預料將成為未來數屆國際工具機大展主流。

財團法人精密機械研究發展中心（PMC）工程師吳仲偉認為，過去3D列印技術多指塑膠材質，但在此則特別意指用雷射燒結金屬粉末，再層層堆疊成型；且在CNC工具機上，直接改將雷射源整合於刀庫，只要同一部工具機的Z軸擺頭就能分別進行積層製造與五軸車/銑削加工，先堆疊再逐步移除材料，毋須搬運至其他機台生產，影響加工精度與效率。

聚焦積減混合製造　歐日大廠軍備展示

目前在應用領域上，積層製造雖仍以原型打樣、客製化產品、複雜型工件為主。

估計該突破以往思考的製造方式，將會改變現有加工程序及機器結構，去年EMO實機展示或是以書面資料展示的歐、日系工具機及零組/配件業者，便有MAZAK、DMG MORI、IBARMIA、HERMLE等大廠。

其中，IBARMIA新發表積層、車銑複合混合加工機，便將功率3kW雷射源整合於刀把系統，機器設計時須考量雷射使用，與金屬粉末能否妥善分佈於工件表面。MAZAK以車銑複合機為主體架構，再納入積層製造製程，而成為混合(Hybrid)多工序工具機，具體呈現了混合製造的程序及概念。HAMUE公司推出的HSTM混合工具機，則是專門用來進行渦輪葉片與風扇修補、再製的專用設備，透過不同加工刀具、測頭與雷射模組，可提供高速銑削、3D掃瞄/檢測、雷射熔覆、去毛邊/拋光、標籤等不同製程功能。

現場還可見到展示的專用模組產品，顯示供應鏈逐漸成型。如AMBIT多功能系統，即包括一個具備標準刀把的雷射頭，可以安裝於任合工具機主軸上，只要透過調整雷射功率與供粉，就可提供3D沉積、熔覆、標籤、切割、鑽孔、預熱、退火/應力消除、表面再熔化及清潔等製程功能。且在美國國家積層製造創新研究院America Makes支助下，Optomec公司開發出LENS列印引擎(LPE)的積層製造模組，可以搭載在傳統CNC工具機或機器人、客製化門型衍架、桌上型設備上，成為具備積層製造能力的系統。

圖2 : Optomec公司開發出LENS列印引擎（LPE）的積層製造模組，可以搭載在傳統機台上，成為具備積層製造能力的系統。（Source:http://www.industryweek.com）

目前在應用領域上，積層製造雖仍以原型打樣、客製化產品、複雜型工件為主。工業應用市場，則以航太、生醫、能源等領域居多，現已有工業零件廠商投入設計冷卻流道，如MAPAL刀具廠便發表以積層製造生產的刀把；HERMLE也在宣傳文件上，提供模具冷卻流道的混合製程。期待未來工具機，或許可以發展出類似半導體的微機電製程，將複雜的機構於機器上直接完成。

值得一提的是，相關技術除了雷射燒結元件外，還有與製程相關的控制器，Siemens公司在去年EMO現場，便特別藉其840D sl機種展示相關功能，可用於輕量、複雜結構或整合型元件的原型製作與小批量生產、損壞或磨損元件修復、對工件表面進行部份或全面鍍層；且後續搭配的CAD/CAM軟體發展，也值得觀察。