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積層出美好的未來,3D 列印醫材技術飛升

積層出美好的未來,3D 列印醫材技術飛升

採用層層堆疊的加法方式製作的新式技法「積層製造技術」、又稱 3D 列印,近年一躍成為當紅炸子雞。隨著 3D 列印技術飛升,連帶使 3D 列印醫材技術突飛猛進,以往維持觀望態度的台灣相關產業,紛紛站上起跑線,準備向前衝。

根據權威調研機構 IDC 報告指出,2016 年全球 3D 列印市場達 159 億美元,約新台幣 4,977 億元,並以年複合成長率 24.1% 增加,預估 2020 年將達到 354 億美元,約新台幣 1.11 兆元。如此龐大的產值,顯見 3D 列印市場已漸趨蓬勃。

依據 Transparency Market Research 分析指出,3D 列印用於醫療應用的市場產值,2013 年全球約為新台幣 106 億元,成長率約 15.4% ,比 3D 列印市場的成長率 13.5% 還大;Industry ARC 甚至認為年度成長率達 18.3%。Transparency Market Research 預估 2019 年全球市場達新台幣 289.7 億元;而 Medical Market Research 更樂觀的預估,有機會在 2020 年時達到新台幣 750 億元的規模。

椎間盤醫材研發  工研院技術領先

針對積層製造技術,工研院成為眾多企業的後盾,提供卓越領先的技術,帶領產業齊步邁向 3D 列印市場,無論從技術、設備、人才養成及系統整合上,皆能助企業一臂之力。南部雷射光谷育成暨試量產工場啟動後,有多家企業進駐,透過國內首座試量產工場的建立,在南台灣建立雷射應用產業聚落。

工研院提供多項可移轉技術及先期授權技術及專利,降低企業進入 3D 列印市場的門檻。多所學校及業界先進若想將人才導入市場,工研院也可培訓人才、技術交流,甚至也提供產品試製,針對業界初期無法投入這麼多設備、缺乏人才,但想跨足 3D 列印領域,工研院可以協助小型試量產。

3D 列印在產業界獲得重視,工研院日前也舉辦智能雷射、積層製造成果發表暨研討會,展現最新技術能量,當中各式 3D 列印醫材成為展場上一大亮點。

工研院雷射與積層製造科技中心副理林得耀提醒,「3D 列印仍是一個工具,它不是取代現有的加工。」從製造觀點來看,3D 列印的表面處理很難做到絕對光滑,但只要在結合面達到需求,即可充分提供廠商客製化使用。甚至,未來醫材使用到的仿生結構,也提供 3D 列印絕佳的切入點。

林得耀強調:「3D 列印應用在醫材上,便於設計與模擬更是一大優勢。」金屬 3D 列印目前已成功應用於包括顱顏修補、牙床或牙根設計及骨釘、關節等醫材上,「由於可輕易設計內部鏤空結構,比起傳統 CNC 加工,3D 列印可做到形貌完全一樣,但重量可能不到傳統加工法的一半。」

工研院亦結合院內生醫領域的數位設計與 3D 列印技術,研發出能服貼人體骨頭外型的新式脊椎固定板,除了增加舒適度、減輕異物感,強度也獲得提升。

椎間盤支架 (cage)目前在台灣的使用量約 3 萬 5 千顆,國際上也一直是脊椎醫材銷售的主流產品。工研院生醫與醫材研究所工程師蔡佩宜指出,工研院應用 3D 列印的椎間盤支架採用生醫級材料,從結構設計、細胞驗證開始,現在更已經過一連串的動物試驗,不久後將持續進行臨床試驗,盼能早日完成到實際醫材應用的最後一哩路。

最蓬勃產業  台灣企業蓄勢待發

通業技研董事長紀崇楠指出,以往全球 3D 列印市場以汽車生產領域為主,航太國防零組件次之,而應用於醫學領域中的牙材,於近幾年來亦有相當的成長。雖自 2014 年才開始萌芽,但近兩年來無論獲利、市場規模,都有飛升跡象,且 3D 列印龍頭廠商像是 EOS、SLM Solutions、Arcam 等大公司,也逐漸關注及聚焦於醫療領域。

身為最早投入 3D 列印市場之一的台灣企業,紀崇楠分析產業結構,其中 3D 列印應用於醫療技術面可分為:光聚合,含數位光處理、立體光科技術、二光子聚合等,通常適用於高分子類像是塑膠類材質的技術,產品多為護具、手術導板及器具等塑膠製品。

紀崇楠特別指出,將來 3D 列印醫療市場的材料除金屬外,質地堅硬、耐熱的陶瓷也會是重要的發展趨勢。台灣企業欲在 3D 列印醫材市場上佔得先機,可以發揮的方向很多,不怕沒舞台,「唯一要擔心的則是涉獵的東西越來越多,人才與硬體技術的開創,將會耗費多少成本?」

3D 列印醫材  改變醫師手術習慣

紀崇楠分析,世界各國都在尋找產業下一個藍海之際,紛紛嗅出 3D 列印於醫療應用上的無限可能性。根據 SmartTech Market Publishing 提供的數字,醫療用 3D 列印材料產值,2014 年為新台幣 16.5 億元,預估到 2019 年會達 1,138.5 億,是相當驚人的成長,而市場規模主要來自植入物。針對市場規模分析,目前以美國的需求量最高,14 年已達 36.7%,歐洲次之,預估未來會取代北美成為第一大市場。而亞洲實力不容小覷,根據 Industry arc 分析,5 年內將顯示最高年複合成長率達 37%。

逐漸蔚為全球趨勢的 3D 列印於醫療應用,主要領域目前以用於牙科、骨科及顱顏科的醫療植體的市場為大宗。紀崇楠指出,其中以牙科最成熟,需求也最大,畢竟牙齒數量多,不像器官一人只有一個,且工件最小,最適合 3D 列印。零件小、生產度速快,相對毛利高;而用於骨科、脊椎修復等市場也很可觀,未來將開發更多新的應用。

另外,手術導板也是 3D 列印生醫發展上正夯的議題。他表示,手術導板能縮短病患麻醉時間及手術時間,加上導板可以事先規劃,不用像以往醫師進手術房才思索怎麼做,風險較大,如今有手術導板可讓手術團隊預習,手術動作及流程都確認過,降低手術風險低。紀崇楠笑說:「運用手術導板協助醫師,該切的地方切、該鑽的地方鑽,減少手術誤差,加快手術速度。很多醫師未與 3D 列印的手術導板搭配前,沒享受過它的好處,用過後都會『上癮』,反而希望每場手術都有 3D 列印的手術導板協助。」

值得一提的是,3D 列印於生物工程醫療應用上,有無限想像空間。生物列印雖未有商業行為,但其實已逐漸朝協助製藥發展。紀崇楠說:「以前製藥從實驗室到動物實驗、人體實驗要經過漫漫長路、耗費巨資,如今運用生物列印、細胞列印,能印出人體組織、直接用藥,一有毒性馬上修改配方。」並用汽車工業來說明,以前可能等製作一部車、去撞車測試再改進,3D 列印技術純熟後,直接運用科技縮短實驗。

客製化醫材提高醫療品質

中國醫學大學附設醫院博士謝明佑分享經驗,從針對牙科及矯正器械產品、整形正顎輔助器械產品及服務,到數位手術規劃服務、手術導板設計及列印,並逐步進行技術移轉,將醫療資源做有效分享。

謝明佑指出,以口腔顎面外科常見的外傷為例,透過 3D 列印技術,客製化醫療模型、手術導版,甚至連獨特的手術模具及術後整形及輔具,都能一貫化作業,不僅能增加手術成功率,根據統計,透過 3D 列印技術,能縮短將近 30% 的手術時間,減少病患麻醉時間、降低風險,更能提高醫療品質。

謝明佑表示,「針對 3D 列印應用於臨床, 3D 列印醫療研發中心對應不同科別上,已有不同的 SOP。醫師針對病患需求下達指令,7 個工作天就能列印出所需之模具、手術導板或是術後輔具等,為病人客製化專屬醫材。」從最早的醫學模型,到手術導板、器械設計等,中心技術逐漸純熟。

為了提升台灣整體醫療品質,並將醫療服務推向亞太 3D 客製醫療服務,中國醫藥大學 3D 列印醫療研發中心已然能夠帶領業界走出新方向。

3D 列印導入牙科  解決缺工窘境

虎尾科技大學動力機械系教授江卓培表示,過去傳統牙模取得不方便,牙技師等先調膠,取得病人口腔內牙模做石膏模再翻模,每翻新一次模就可能有誤差。但透過 3D 列印技術則免去層層關卡,可直接掃描病人口腔內牙模後直接製作牙模,製作出的牙模還能進行密合度測試,務求精準,甚至連牙槽骨結構、神經走向等皆能一併考量,增加手術成功率。

3D 列印牙材多採用光固化樹脂材料,近年更發展出更貼近原生牙齒、具生物相容性的氧化鋯牙材。以往 CAD/CAM 製作氧化鋯牙材成本昂貴,加上製作贋復牙材時需要支撐,每個牙材外觀就會有支撐點,烤後剝除時容易從此處碎裂,這也就是江卓培認為 3D 列印未來可取代 CAD/CAM 的主因,因 3D 列印可以克服這個問題,相對更有市場競爭力;江卓培也說,將 3D 列印導入牙科,以解決牙技師不足的窘境,讓台灣逐漸走向數位牙科 4.0 的新時代。

依據工研院產業經濟與趨勢研究中心 IEK 統計,金屬 3D 列印產業在醫材及模具應用持續成長,國際大廠近 3 年的成長都超過 35%;工研院在 3D 列印骨丁及椎間融合器等植入式醫材,經動物實驗,在 ALP 活性、骨引導、骨增生表現均明顯優於傳統製作產品,將來配合法規的認證即可導入骨材和醫材,其應用市場潛力可期。

文章及圖片來源:TechNews

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3D列印未來趨勢!西班牙「全球首座3D列印橋」啟用

3D列印未來趨勢!西班牙「全球首座3D列印橋」啟用

↑▲西班牙啟用全球首座3D列印橋。

3D列印科技席捲全球,西班牙馬德里一座公園去年引進全球第一座3D列印橋樑,長寬約12公尺、1.75公尺,由西班牙土木工程公司Accionah負責建造,透過有機及仿生建築技術設計而成,非常環保且自然。揭幕典禮當天,到場剪綵的官員,也與設計團隊成員一同站上橋,親自見證3D列印橋的誕生。

據英國《每日郵報》報導,位於西班牙阿爾科文達斯(Alcobendas)的卡斯蒂利亞拉曼查公園,去年底引進第一座完全由混凝土製成的3D列印橋,長度約12公尺、寬度約1.75公尺,這座橋樑也成為西班牙土木工程上的重大里程碑。

報導指出,這座3D列印橋是由8個獨立部分所組成,通過有機與仿生建築技術設計而成,仿生技術也屬於綠色技術範疇,從自然中得到靈感。這座橋的設計團隊為加泰隆尼亞先進建築學院設計,並由西班牙土木工程公司Accionah負責建造。

3D列印未來趨勢!西班牙「全球首座3D列印橋」啟用

文章及圖片來源:ETtoday

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吉年好運到─雞年年畫特展!3D列印+口述影像導覽

吉年好運到─雞年年畫特展!3D列印+口述影像導覽

迎雞年!來看展覽增知識、玩趣味!新春來看展!國立台灣美術館近年來積極推動友善平權活動,趕在農曆春節前推出開春首場活動「吉年好運到─雞年年畫特展」,邀請國立台中啟明學校學生一同參與,體驗國美館首度結合平面版印年畫作品與3D列印技術、並由資深口述影像規劃師趙又慈老師導覽的「口述影像文化體驗活動」,文化部次長楊子葆也特別到場參與。

楊次長表示,國美館致力於推動文化平權,已經連續三年辦理「非視覺探索計畫」,發展出常態型視障服務,是文化部視障服務示範館。本次活動除以3D列印等將平面作品立體化外,更透過口述影像,讓視覺不便的民眾更能了解展覽、更深刻體會「美」與「藝術」。美術館本應推動文化平權,讓每一個人都有平等參與藝術的機會,未來希望國美館也能更進一步將活動推廣到學校教育及生活美育中。

副館長陳昭榮指出,國美館自從99年參觀人數破百萬以來,每年均有成長,去年甚至超過130萬人。因此除了特展、常設展覽外,國美館也不斷思考提升展覽質量以及表現方式。本次的活動結合五感體驗,期望帶來新的觀展經驗,也特別感謝文化部的挹注,資策會及專業人士的指導,及感謝學生們的體驗,讓國美館能吸取不同經驗,做為未來活動的修正與進步的動力。

國美館本次配合「吉年好運到─奇雞實驗室」,首度將口述影像的非視覺服務技巧,結合應用於3D浮雕觸摸作品以服務視障民眾,期待結合精準的口述影像引導,讓視覺不便的參訪者透過3D科技的應用體驗不同型態與尺寸的觸覺,得到更多元、有趣的非視覺藝術形式體驗。

今年特別規劃教育體驗區,將五感體驗的設計概念運用於三件首獎作品:范銓祐《吉啼舞春》、金昱慈《知福富足》、及楊紋瑜《鳴春》。除了整合3D列印技術,開發1:1的3D列印立體浮雕畫以及擬真立體版與Q版雞模型等觸摸教具服務視障觀眾外,更結合全息浮空投影、嗅覺體驗、動手拓印以及「i藝國美館」APP內的尋寶活動等,透過互動、趣味的詮釋手法,讓所有觀眾都能更容易瞭解版畫創作的特色,體驗版印年畫的節慶氛圍,創造不同的藝術體驗。

中華民國第32屆版印年畫「吉年好運到─雞年年畫特展」目前正在國美館203至205展覽室展出,共展出82件精采作品。教育體驗區即日起至3月12日止在國美館203至205展覽室外空橋推出。

文章及圖片來源:中時電子報

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3D列印促工業金屬需求飆

3D列印促工業金屬需求飆

↑3D列印金屬粉末市場規模

華爾街日報報導,3D列印應用愈來愈廣,從火箭到飛機零件都能以3D列印來製造,因此增加鋁、鎳和其他工業用金屬等,應用在3D列印所需金屬粉末原料需求,估計此一新商機在2020年將上看10億美元。

3D列印機以金屬粉末列印出來的產品用途很廣,從用鈦為製造原料的冠狀動脈支架等醫療用植入物,到億萬富翁創業家穆斯克(Elon Musk)旗下SpaceX的太空船所使用的鎳合金零件,都可利用3D列印技術來製造。

 IDTechEx指出,隨著3D列印應用愈來愈廣,未來10年包括鋁、鈷和其他他工業用金屬粉末的需求將激增。

其估計全球3D列印使用的金屬粉末市場規模,從2016年約2.5億美元,到2025年將超過50億美元。

雖然目前全球只有少數業者能提供適合3D列印使用的金屬粉末,但由於需求不斷增加,已促使不少企業在今年把焦點放在金屬粉末業務上,以切入這個持續成長的市場。

Wood Mackenzie的金屬與礦業研究部副主席凱特爾(Julian Kettle)說,由於中國已成為全球最大的金屬供應國,像大量廉價的鋼材來自中國,讓許多傳統金屬生產商要轉向開發規模較小、但利潤更高的業務。

他強調,在中國大量傾銷之下,逼使這些金屬商尋求能增值的業務,而不是在狹縫中求生存。

文章及圖片來源:中時電子報

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米其林大廚用 3D 列印打造的快閃餐廳 Food Ink 即將來台!

米其林大廚用 3D 列印打造的快閃餐廳 Food Ink 即將來台!

全世界第一家 3D 列印概念餐廳品牌 Food Ink 快閃店將在 2017 年巡迴台北;從餐點、器皿到店內家具皆由 3D 列印科技製成。與米其林餐廳主廚、樂團、設計師合作,打造視覺、味覺與聽覺的全方位享受。

3D列印常被用來製作和業主溝通用的高單價產品原型,以便降低企業的成本;或是用來製作客製化的醫療儀器用品,如助聽器、義肢等。但你去過一家全由 3D 列印打造的餐廳嗎?Food Ink 是全世界第一家以 3D 列印為概念的主題餐廳,從餐點、餐具器皿到店內家具,皆由 3D 列印科技製成,將餐點與藝術、未來科技相結合,將最新科技展現在大眾眼前。

米其林大廚用 3D 列印打造的快閃餐廳 Food Ink 即將來台!

Food Ink 團隊集結各領域人才,包括廚師、藝術家、設計師、工程師、技術人員等,將這革命性概念變成實際的體驗;在全世界各大城市陸續推出概念性快閃店(Pop-up store)。《2001太空漫遊》的作者,英國科幻小說家亞瑟·查理斯·克拉克(Arthur C. Clarke)曾說過:「任何足夠先進的科技是無從將其與魔術相互區別開來的。」科技媲美魔術一般,化不可能為可能,讓人為之讚嘆。

米其林大廚用 3D 列印打造的快閃餐廳 Food Ink 即將來台!

雖然Food Ink所打造的餐廳充滿濃濃的科技味兒,但 Food Ink 團隊卻更強調人文藝術,認為這是人類重要的資產,是它們使科技有了意義。Food Ink 結合人文藝術與現代科技,透過 3D 列印和 VR 虛擬實境來重新詮釋,打造視覺、味覺與聽覺的全方位享受。每場活動與米其林主廚、樂團、設計師、3D 列印機新創公司合作,讓 Food Ink 成為一個新形態餐廳品牌;並藉由舉辦這些快閃店活動,創造一個溝通平台,讓大眾能親自體驗創新科技,了解科技對我們生活所帶來的影響,推廣 3D 列印科技及其他有前景的科技的可能性。

米其林大廚用 3D 列印打造的快閃餐廳 Food Ink 即將來台!

↑Food Ink採用VR技術增加參與者的視覺體驗

Food Ink 最近的一次快閃店在德國柏林 Elektro Couture 時尚工作室舉行,四天十場的美食科技饗宴,運用西班牙巴塞隆納新創團隊 Natural Machines 所研發的3D列印機 Foodini 製作美食,並搭配世界級廚師的巧手進行裝飾擺盤,幫每位貴賓製作出十一道佳餚。這場德國柏林快閃餐廳的食物原料成分,更是由 La Boscana 米其林餐廳主廚 Mateu Blanch 親自準備。

Food Ink 陸續推出概念性快閃店,目前已在荷蘭芬洛、英國倫敦、德國柏林舉辦過,2017年預計擴及全世界更多其他城市,包括洛杉磯、紐約、杜拜、羅馬、巴黎…等地。值得期待的是台北也在這清單之中,趕快上 Food Ink 官網訂閱台北快閃店最新消息吧!另外,這些活動有提供線上直播,讓訂不到位、無法參與到的人也能一覽這令人驚豔的食物饗宴。

米其林大廚用 3D 列印打造的快閃餐廳 Food Ink 即將來台!

文章及圖片來源:數位時代、Food Ink官網

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