克服3D列印材料限制　中正研發植物纖維軟材

3D列印礙於醫材、建材使用的矽膠和混凝土等易變形、崩塌，造成物件無法成型或強度不足。中正大學前瞻製造系統頂尖研究中心研發一種「含植物纖維的積層列印軟材料」，目前該技術已申請專利，並持續與廠商、醫院協同合作。

「通常3D列印是層層堆疊，一般硬材料經過加熱軟化，一接觸室溫就會馬上變硬，矽膠、混凝土卻是第一層還沒乾，再疊第二層就會變形。」中正大學前瞻中心主任劉德騏說，目前3D列印使用金屬、塑膠等傳統硬材料，在研發和商業應用上已相當成熟，反觀矽膠、混凝土從機器噴嘴擠出後，塑形仍有許多需克服的難題。

劉德騏也表示，過去大多使用灌模生產矽膠零件，可是一旦遇到常用於鞋墊、醫療輔具的複雜蜂巢結構，就無法以灌模製造。而依賴人力施工的建築業也因缺工問題，不得不另尋新的建築工法，節省工程時間和人力成本，因此混凝土3D列印的省時、客製化便成優勢。

看準3D列印軟材料這片藍海，中正大學前瞻中心3年前著手進行軟材料的製造流程與軟體開發。中正團隊從雲嘉在地農產出發，利用鳳梨葉、鳳梨皮、稻梗、竹葉、咖啡渣等廢棄物的植物纖維，解決矽膠和混凝土易變形、塌陷的先天缺點。

「就像建築物的柱子裡面有鋼筋，加了纖維如同裝支架，在3D列印的時候可以加強整體結構。」劉德騏說，矽膠、混凝土有黏性，也容易吸附在植物纖維上，更提高塑型的穩定性。

劉德騏指出，鳳梨葉抗火、稻梗抗摩擦，咖啡渣則可吸水、防霉，將這些植物纖維摻入矽膠、混凝土中除了效果不打折，也能達到節能減碳。而中正大學前瞻中心研發含植物纖維的3D列印軟材料，當中最大的賣點更是中正團隊獨家開發的分析軟體，從形狀、強度、排向到纖維跟矽膠、混凝土的填充比例，都能精準計算與預估，未來更能協助廠商選出最佳列印的組合與模式。

目前中正團隊已申請技術專利，不僅與廠商共同開發的矽膠材料通過醫療驗證，也與嘉基醫院著手研發3D列印的矽膠醫療器具。此外，近期正積極尋求新建築工法的台泥更是找上門來接洽協同合作，盼借用中正前瞻中心技術，開發屬於3D列印混凝土工法的建材。◇