【全文】全球首枚3D列印火箭將升空 台廠先蹲後跳搶30兆商機

文|唐子晴    攝影|宋岱融
美國新創Relativity Space打造的火箭將於今年發射,是全球第一枚全3D列印火箭,也是史上最大的3D列印物。(翻攝Relativity Space臉書)

2022年底,人類史上第一枚3D列印製作的火箭將駛向外太空。

3D列印這項發展30年的老科技,

最近因太空熱找到產值高達1兆美元的新商機,

不僅應用於航太科技,在車用、醫療產業的步伐也愈發加快,

關鍵就是門檻高、價格高昂的「金屬3D列印」技術。

本刊調查,台灣3D列印布局雖晚於歐美,但早有幾間台廠笨鳥先飛,

在金屬3D列印「爆紅」前,已扎根此領域8至10年,

更在南部科學園區形成專屬聚落,企圖殺進新藍海搶市場。

透過近3層樓高、配有眾多機械手臂的巨大3D列印機,只要60天就能「印」出一枚火箭。(翻攝Relativity Space官網)

人類對太空的探索從未停止。2021年亞馬遜(Amazon)創辦人貝佐斯(Jeff Bezos)搭上自家火箭藍色起源(Blue Origin)成功飛向宇宙,劃下歷史性的一刻;今年又有一枚火箭將升空,再創人類史上另一個「第一次」,即由3D列印的Terran 1。

 

速造火箭 只需60天

這枚創造史上新紀錄的Terran 1,由成立僅7年、市值飆破40億美元的新創公司Relativity Space一手打造,透過近三層樓高的巨大3D列印機,不但成功「印」出高35公尺、寬2.3公尺、最大載重1,250公斤的機體,官方更宣稱,Terran 1的零組件較傳統火箭減少百餘個,並且只要60天就能製造完成。

不僅如此,大膽提出「移民火星計畫」的全球首富—特斯拉創辦人馬斯克(Elon Musk),早就嘗試利用3D列印生產Space X火箭用的零組件,他甚至腦洞大開認為,未來只要把一台3D列印機送上火星,就能「在地生產」各種零件,甚至是蓋房子,大幅減少地球與火星間往返的運輸成本。

全球首富馬斯克(前)看好3D列印技術,認為這是人類「移民火星計畫」的必備設備。(東方IC)

「3D列印是30年的『老技術』了,10年前突然爆紅,但一直卡在客製化、少量製造,怎麼擴大附加價值就成了重點。航太零組件量體小,3D列印可省去開模時間,到了火星還能遠端解決供應鏈的問題。」看到最近全球航太業吹起3D列印風,身為全球3D列印龍頭的三緯國際副處長舒家誠觀察。

工研院統計,全球已有逾50家公司使用3D列印創造太空生態需求,62%公司用於開發火箭及太空運輸載具,和低軌衛星連結。摩根士丹利更推估,2040年太空產業將成長至1.1兆美元,為3D列印注入一股活水。

 

漢翔晉陞 攻航太列印

其實台灣也不落人後,本刊調查,台灣航太龍頭漢翔早在2014年,就著手評估3D列印生產航太零組件的可能性,3年後正式製造設計飛機零件、開發生產工具,以及修補消失性商源(意指停產的部件)等。

航太龍頭漢翔8年前開始研究金屬3D列印,是台灣非常積極採用並導入量產的重量級業者之一。右為漢翔總經理馬萬鈞。(漢翔提供)

「我們採用3D列印就是想降低『鑄件開模』的時程和成本,還能讓過去要用多個零件才能合成單一零件的東西『一體成型』,降低組裝工時;此外,還能將零件設計『輕量化』,未來將進一步取得國際客戶認證。」漢翔航空工業總經理馬萬鈞對本刊透露。

除了漢翔,台灣首間民營航天火箭製造商和小型衛星發射服務提供商晉陞太空科技,也在3年前,於自家YouTube頻道揭露正嘗試用3D列印生產火箭關鍵零組件。

假牙、牙套過去得開模,再經人工多次反覆調整,如今3D列印只需電腦繪圖,一次即可搞定,已被廣泛運用。(翻攝明基口腔臉書)

航太業者們躍躍欲試,帶動台灣3D列印業者的新商機。像是由金寶集團投資、2013年成立,蟬聯全球3D列印市占龍頭數載的三緯國際,一路聚焦塑膠列印。

舒家誠向本刊表示,如今3D列印最大的應用仍處於做樣品、模具的階段,「任何可開模大量生產的產品,都不適合3D列印,反之才有價值,全球的新趨勢就是客戶跳過代工,透過3D列印『直接製造』。」像是根據不同人的足形,高度客製化球鞋鞋底;或是省去灌模雕蠟過程,直接進行數位繪製、尺寸調整的客製珠寶;還有免去來回手工打磨過程,便能直接製造的各式牙材,都是常見的3D列印應用。

綜觀全球,根據3D列印產業市調機構Wohlers Associates指出,2021年全球3D列印市場規模達152.44億美元;應用最廣、最熱門的前3名應用,就是是航太、醫材及車用。

金屬3D列印粉末材料相較加工前的固體原材料成本至少貴10倍,售價成為普及與否的關鍵因素。

「但要跨入這些新領域,就必須仰賴更接近工業需求的『金屬3D列印』。金屬3D列印2017年開始爆發,除了成為鎂光燈焦點外,現今的普及度、成熟度、精密度及價格,都漸漸被市場接受。」一位市場人士透露,如今金屬3D列印占比已從個位數衝上40%,直追塑膠類別,成長速度驚人。

據了解,金屬3D列印成本高昂,光一台機器就動輒數10萬、甚至上百萬美元,且技術門檻高,專用材料取得不易,又需倚賴專業人士不斷精進,而本土製造業素來保守,鮮少願意花大錢導入新技術,導致台灣投入金屬3D列印的廠商少之又少,全台僅有不到一百台機器運作。

 

中佑自學 戰國際大廠

本刊調查,即便屈指可數,但早有幾間台廠在金屬3D列印「爆紅」前,就笨鳥先飛、一頭栽進該領域8至10載,還在南部科學園區形成專屬聚落。

11年前,工研院向經濟部申請3D列印補助,投入金屬3D列印研發,希望構建本土生態系,當中找到關鍵「金屬粉末材料」是必要條件,恰巧剛上櫃的嘉鋼精密工業有興趣。

「曹光照董事長那時有資金,正要找新題材投入轉型,特地為金屬3D列印粉末成立新材料事業處,找來從光洋科退休的我加入,成為第一個『開燈員工』。」談起公司的發跡史,中佑精密總經理葉建宏向本刊娓娓道來。2018年,從嘉鋼分出,成立中佑精密材料,是國內罕見專注金屬3D粉末的廠商,如今台灣9成5以上高熵合金粉末,都由中佑開爐製造。

過去,金屬3D列印材料幾乎被德國業者「一條龍」式壟斷,2、3家公司就吃下全球60%市占,且價格昂貴,「即便1年有上百億的需求,但國內投入一直是零,都靠進口。我們是最大膽的,全靠自己摸索。」葉建宏透露。

原本生產金屬3D列印粉末的設備,從國外引進一台得要4、5千萬元,中佑在台灣自製,把成本降至1千萬元出頭,團隊也從10人擴增至30人,2020年甚至進駐高雄科學園區1千坪新廠房,7年來只專注把粉末做好,如今「得料率」從約10%,提升到30至40%,售價也僅歐美大廠的8成,效果品質卻相等。

一位市場人士透露,和10年前相比,如今金屬3D列印粉末價格已降了一半,以鈦合金為例,過去一公斤1、2萬元,如今台製的幾千元就能買到,價格「甜蜜點」出現,讓不想被大廠綁死的廠商多了一項選擇。

 

東台練兵 億元養商機

另家不得不提的台廠是工具機大廠東台精機,成立53年間,專注在「減法」製程的「金屬切削」,2010年尋找不同物理原理做新品開發,導入雷射、超音波,走「加法」製成「金屬疊加」,跨入3D列印領域,「3D列印是需要多少料就用多少,節省很多原物料浪費,但當時它太新了,推廣真的很困難。」東台精機副總嚴璐直言。

中佑精密總經理葉建宏(圖)8年前離開光洋科,被嘉鋼董座曹光照挖角開發3D列印材料。

嚴璐回憶,東台的第一步是從既有合作夥伴找大客戶切入,因而找上光陽,由光陽列出模具需求,交由東台設計列印,新機台不僅提高使用壽命,雙方合作也很愉快,但沒想到光陽有意買機台設備後,才發現找不到會用的人,甚至開玩笑叫東台「買機器送人」。

東台精機副總嚴璐秀出自家3D列印機做出結構複雜、一體成型的成品,成本萬元起跳。

為解決缺人問題,2016年起,東台決心轉彎朝校園發展,積極建立人才庫,讓產業有擴大的可能。過去2年,已經賣出逾20台機器給不同院校,包括成大、彰師大、中正大學等,「迄今已投入上億元研發,即便成本沒回收,但還是要做。」

做工具機起家的東台精機,是台灣少有、堅持打造金屬3D列印機台的業者。(翻攝東台精機 Tongtai臉書)

現在東台不再只賣機台,3、4年前推出打樣設計服務,成為練兵來源,「現在大多是研發單位來談,很少公司會為了研發,購買一台動輒上千萬的機器。但隨著應用增多,產業規模擴大,只要價格能降到與一般生產接近,企業就會大規模導入。」東台精機主管透露。

 

南科聯盟 串起生態系

如今在南科,材料有中佑,設備有東台,嚴璐指出,日前更收購一間做3D列印醫療應用的軟體公司品印三維科技,一條龍串起生態系,「南台灣有很多醫療相關聚落,我們可以聯盟一包幫客戶做好,成為平台經濟,3D列印事業體希望三年內至少成長2倍。」

更令人興奮的是,最近3D列印更被業界熱烈討論,就是拿來製造電動車電池,因為3D列印不受傳統打樣限制,電池設計不再只能「方方正正」,可以設計成各種形狀,把車內空間塞到滿,大幅提高效率。看來3D列印新應用持續發酵,對深耕多年的台廠來說,出頭天的日子即將到來。

鏡週刊訂閱制上線,讓有價的閱聽成就更多優質文章,並獻上無廣告的閱讀環境,讓您盡情享受15類會員專屬內容,誠摯邀請您 立即加入

更多內容,歡迎鏡週刊紙本雜誌鏡週刊數位訂閱了解內容授權資訊

月費、年費會員免費線上閱讀動態雜誌