｜複合式積層製造技術及設備

摘要：積層製造近年來已在全世界創造許多話題，本文先就金屬積層製造方法做一簡單介紹，之後說明積層製造的缺點以及為何複合式積層製造是解決這些問題的一個有效方法，最後簡短介紹目前工研院在複合式積層製造所做的初步成果。

Abstract: Metal bipolar plates have low cost and high mechanical strength properties. Because the PEMFC works at a high temperature and sulfuric acid environment, the metal plate encounters corrosion issues. The metal plates can be protected from corrosion by laser carbon film cladding.

關鍵詞：積層製造、3D列印、設備

Keywords：Additive Manufacturing, 3D Printing, Equipment

前言
2012年8月16日，為了挽救美國衰退已久的製造業並鼓勵製造業回鍋美國投資，美國總統歐巴馬宣布一套新的政府與民間的伙伴關係－全國積層製造創新研究院（the National Additive Manufacturing Innovation Institute, NAMII [1]，並在2013年10月更名為美國製造- America Makes [2]），這個由美國國防部主導的計畫，旨在結合學術、工業界和政府的力量，全力發展積層製造相關技術，並藉由積層製造具備的特點（稍後說明），吸引製造業將工廠遷回美國本土。

根據美國測試與材料協會（ASTM International）在2010年的定義，積層製造是「一種有別於減法製造的製造方法，係根據3D模型資料，一層一層地將材料堆疊成物體的製程」[3]。但早在1960年代末期，Battelle Memorial Institute就已經嘗試利用兩道不同波長雷射光照射在液態的光敏樹脂（photopolymer resin）裡面，試圖在雷射光交會的點將樹脂固化，藉此製造出立體的物體。隨著技術的演進，至今積層製造已經發展出各式不同的製造方法以及材料，所能製造的物體也從早期的雛形或模型進展到可以直接使用的零組件，涵蓋的領域遍及工業、模具、建築、醫療、航太、文創、藝術等等。

有鑑於積層製造層層堆疊成型從無到有的特性，因此具有以下特點：

• 縮短交期：尤其針對需要打模的產品，積層製造直接由CAD圖到成品，無模具製作打樣時間。
• 少量多樣：無模具攤提成本，可以針對客戶需求進行客製化的量產。
• 減少零件數量：較少加工限制，達到一體成型、減少需要多樣零件組裝的件數。
• 減少庫存：有需求時再製造即可，無需事先備好成品，減少庫存壓力。
• 複雜構型：許多傳統減法或模具加工無法達到的形狀均可製造，比如模具內的適型冷卻回路，因此也大幅增加設計的自由度甚至新型態產品的可能性。
• 較少材料使用及加工浪費：成型上只用到需要的材料，無需額外材料的使用，加工時大多數的材料均可回收直接再利用。
• 減少運輸成本：只要有原料及積層製造設備即可製造，可拉近製造端與使用端的距離。