什麼是工業級3D列印？一篇文章帶你快速了解

什麼是工業級3D列印？

隨著3D列印技術日趨成熟，市面上的3D列印設備與代工選項也越來越多。但要真正理解什麼是「工業級3D列印」，首先需了解3D列印的基本原理。3D列印，又稱「增材製造」（Additive Manufacturing, AM），是一種透過材料逐層堆疊來成形物件的製程，故又稱為「加法製造」。不同於傳統的減材製造（如車銑削），它無需使用刀具或模具，即可在單一設備上快速且精密地製造出各種複雜結構的零件。

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工業3D列印的最大特色，在於其高精度、高穩定性與可批量生產能力。與一般消費型3D列印機相比，工業級3D列印機支援更高性能的材料（如金屬粉末、工程級塑料），列印精度更高、尺寸穩定性更佳，且可應用於航空、醫療、汽車與工業零件等高要求領域。其「自由製造」的特性，大幅簡化傳統製程、縮短生產週期，尤其在應對客製化或結構複雜的零件時，更能展現出其製造效率的優勢。

工業級3D列印製作，從建模到切片！

工業級3D列印機製作流程涵蓋從建模、資料取得再到切片與列印，每一個步驟都十分關鍵。首先，需要準備可供列印的3D圖檔，通常可透過CAD軟體（如SolidWorks、Inventor、CATIA等）進行正向設計，也可利用3D掃描進行逆向工程，快速掃描現有物件外型，並透過軟體轉換為可編修格式。取得模型後，還須檢查並修復破面、開口等問題，避免列印錯誤。接著透過切層軟體，將模型轉換為列印機可讀的G-code，並設定列印參數，包括支撐結構、填充密度與溫度控制等。

完成切片後即可送入工業級3D列印機執行3D列印，設備可支援金屬、工程塑料等高性能材料，確保3D列印品具備強度與精度。工業級3D列印機列印完成後還需經過拋光或熱處理等加工程序，使工業3D列印成品達到可實際應用的標準。整體流程專業且精密，是工業級3D列印得以應用於航太、醫療、汽車等高規格產業的關鍵所在。

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（以上為工業3D列印等級的示意圖）

進行工業3D列印前，先搞懂正、逆向設計與切層！

正向設計

3D列印的前置作業可分為「正向設計」與「逆向工程」兩大類。正向設計是從零開始進行3D建模，適用於新產品開發或功能性零件設計，需具備CAD建模能力，才能依需求建立尺寸精準、結構完整的模型，目前台灣主流的軟體包括：SolidWorks、Pro/E（Creo）、Inventor、SolidEdge、CATIA、AutoCAD等等，依產業需求與習慣選用不同軟體。

逆向設計

逆向工程則是針對已有的實體物件進行3D掃描，快速取得其表面形狀與尺寸。這種方式常見於傳統產業升級、老舊零件翻製或競品分析中。雖然能快速得到3D圖檔，但掃描後的網格模型多為「不可編輯格式」，無法直接修改細節。此時，就需要藉助逆向建模軟體（如：Geomagic Design X、MeshLab 或 Fusion 360 的逆向模組）將掃描檔重建為可編輯的CAD格式（如STEP或IGES檔），才能進一步進行設計變更或列印修正。

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切層

下一步是使用切層軟體（Slicer）將模型轉換為列印機可讀的G-code檔案。這類軟體會將3D模型切成一層層的薄片，並計算每層的列印路徑、填充密度、支撐結構與列印溫度等參數，讓列印設備可以依序堆疊列印。

常見的切層軟體有，Cura：免費開源，適合入門與普及型設備；PrusaSlicer：功能完整，支援多材料與多噴頭列印；Simplify3D：付費軟體，切片精度高，可高度自訂列印參數；GrabCAD Print：專為Stratasys工業級3D列印機設計，支援多材料列印與排程管理。選擇合適的切層軟體能大幅提升列印品質與成功率，是工業級3D列印不可忽略的重要一環。

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工業3D列印有哪些製程?

3D列印技術不斷演進，不僅材料選擇愈趨多樣，列印製程也愈加成熟與專業。在製程上3D列印共分為七大製程技術，由七大製程中延伸出不同特色與材料的工業級3D列印機，每種技術都有其獨特的工作原理與應用領域。

Fused Deposition Modeling (FDM)：塑膠熔融擠出系統

利用加熱方式將熱塑性塑膠（如PLA、ABS）熔融，並經由噴頭一層層擠出材料堆疊成形。這是最常見也最平價的3D列印方式，適合打樣、教育或簡易功能性零件。

Digital Light Processing (DLP)：數位光投影成型系統

使用數位光源一次照射整層液態光聚合樹脂，使其固化成形。相較於雷射點固化（如SLA），DLP速度更快、適合列印細節精緻的模型，如珠寶、齒模、原型件。

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Color-Jet Printing (CJP)：全彩列印粉末成型系統

利用噴頭將黏著劑和彩色墨水噴在粉末層上進行結合，層層堆疊。可製作高解析度、全彩外觀模型，廣泛應用於角色模型、建築模型等視覺展示用途。

Multi-Jet Printing (MJP)：多噴嘴列印複合式成型系統

類似噴墨印表機，將液態光聚合材料精準噴出並立即固化。可列印極細緻的結構，且可同時列印支撐與本體材料，常見於醫療器材、牙科模具等高精密需求場景。

Stereo Lithography Apparatus (SLA)：雷射燒結液態樹脂成型系統

使用雷射逐點照射光敏樹脂，使其固化成形，是最早發展的3D列印技術之一。適合製作表面平滑、細節高解析的零件，但列印速度較慢、需支撐結構。

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Selective Laser Sintering (SLS)：雷射燒結塑膠粉末成型系統

利用雷射將塑膠粉末（如尼龍）局部熔結成形，不需額外支撐，強度高、耐用度佳，適合功能性零件與中小量生產，常應用於工業設計與汽車零件製造。

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Direct Metal Printing (DMP)：雷射燒結金屬粉末成型系統

使用高功率雷射將金屬粉末層層熔化、堆疊成金屬結構，是3D列印中的高階製程之一。可列印鈦合金、不鏽鋼、鋁合金等，應用於航太、醫療植體、高精度模具等領域。

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如何入門3D列印？

目前以較為常見的3D列印通常為：ABS／PLA兩種以熱熔擠絲成型的（FDM）可以作為入門設備，通常在這種製程下列印出來的樣件表面品質較差，列印成型的完整度也比較不好，且因關係材料在Z軸方向的結合性也偏弱，所以僅有在X軸與Y軸上，加上支撐材料拆除時會造成表面缺陷，所以不會歸類在工業級3D列印機範疇中，僅屬於創客或學術等級。

（以上為非工業等級列印的示意圖）

工業3D列印後的處理與檢測

在工業級3D列印機完成後，還需要經過一系列的處理流程，以確保成品達到使用標準。常見後處理包括去除支撐結構、表面研磨、熱處理、染色、電鍍、氣密性處理等。對金屬零件而言，更需進行應力消除與精密加工，以確保尺寸精度與強度。同時，也須搭配品質檢測程序，如檢查尺寸公差、表面粗糙度測試、機械性能測試等。這些流程不僅影響最終品質，更攸關產品能否實際導入工業量產。需要從列印到處理、檢測都確認完畢，才能發揮工業3D列印的最大價值。

工業級3D列印常見問題

工業級3D列印問題一：列印的STL印出來為何會有問題？

通常遇到STL印出來有問題的可能有：圖檔破面、切層軟體問題、有開放的邊、重複的線段、未封閉的曲面、三角網格解析度不足、3D轉檔STL問題等問題。建議給廠商代印時可以提供檔案格式為：STEP (AP203)、STEP (AP204) ，如果真的只想提供STL格式，也可以參考3D列印的STL轉檔解說，將會詳細說明個別軟體轉檔的方式。

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工業級3D列印問題二：列印前一定要有3D圖檔嗎？

3D列印必須以數位模型作為依據。可透過CAD建模軟體自行設計，或使用3D掃描取得物件外型進行逆向工程，再進行修模、轉檔與切片處理。

工業級3D列印問題三：可以一次列印多種材料嗎？

某些工業級設備具備多材料列印能力（如MJP技術），可同時列印本體與支撐、或不同性質材料，不過材料兼容性與後處理需求需事先評估。

工業級3D列印問題四：工業級3D列印與一般3D列印有什麼差別？

工業級3D列印機在精度、材料、多樣性與機器穩定性上均遠高於一般型3D列印機。工業級3D列印機種可使用高溫工程塑料、金屬粉末等材料，適用於量產與高強度應用；而一般機種多用於打樣、教育或愛好者使用。

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結論

總體來說，工業級3D列印以設備單價（百萬以上）、製程、總體精度、真圓度、薄壁完整成型與材料（金屬、碳纖維、尼龍或特殊塑膠、百萬高階光固化設備等等），來界定什麼是工業級3D列印設備，而不是由設備上的解析度或是標榜的列印規格作為依據，因為往往廠商僅是將機器解析度寫上，或是將層厚可調整的程度寫上，並非真實製造出來的程度，如果您需要3D列印代工服務，就找最專業且最有公信力的Future3D峰群國際科技，歡迎點擊進行免費諮詢。

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