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自造者大軍與軟硬體軍火的完美結合—3D列印賺錢術

林宏文

科技線上

達志

2015-06-25 11:33

2013年5月,一位德國設計師Markus Kayser在非洲撒哈拉沙漠架設了一台太陽能3D印表機,利用太陽能發電與沙漠裡源源不絕的沙子,竟然列印出一個像陶器般堅固的碗。這部影片被許多網友分享轉傳,也見證了3D列印能夠在資源完全匱乏的環境中,創造出人類需要的物資。

自造者與3D列印的完美結合

 

如今,3D列印早已走入日常生活之中。走進有「台北秋葉原」之稱的三創生活園區,位於4樓的3D列印照相館「依果」,架上擺著許多人形公仔,吸引老老少少的人潮湧入。依果可以為每個人進行3D模型掃描,並搭配衣著打扮等情境化設計,製作出3D模型公仔,每個公仔大約要花8千至1萬元,價格雖然不低,但詢問度很高,人潮絡繹不絕。

 

場景移至新店碧潭。每到假日,碧潭邊就可以看到許多發燒友,正操控著自己組裝的無人飛機,在空曠的潭邊與水面,飛出各種驚險動作。這些無人飛機不僅提供休閒娛樂用途,更有高空攝影、偵查、防災、救護、快遞等功能,是目前最夯的熱門產品。

 

從喜歡自己動手做的自造者(Maker,大陸翻譯成創客)運動,到一點一滴改變全球製造業生態的3D列印,這兩大趨勢如今已結合在一起,許多創新應用也因此一個個跳出來;從自行印製牛肉、漢堡,量身訂做胸罩,到列印一台保時捷汽車,過去覺得不可能的事,如今都可能美夢成真,讓生活中處處充滿驚喜。

 

近來非常出風頭的大疆創新公司,就是自造者運動風潮下的產物。這家來自深圳,已取得全世界無人飛機一半市占的公司,成為引領全球無人飛機行業的領頭羊,而且市場估值甚至已突破100億美元,成為創業市場最受矚目的話題。大疆的無人飛機產品,其實就是創辦人汪滔9年前從香港科大畢業時,自己摸索做出來的作品。

 

四大領域逐臻完備,生態體系展開

 

其實,在各種專業領域中,3D列印的應用早就很普及,如今因為產業發展更加成熟,應用範圍也更擴大,從教育、建築、醫療到軍事等,都已有眾多應用實例。例如,在醫療復建所使用的手術導板,到臉部、骨骼重建或心臟等器官列印,甚至探索慧星的羅塞塔(Rosetta)太空船,都要利用3D列印來重建慧星的3D模型。這股結合Maker與3D列印的大趨勢,同時也形成一股創新創業的風潮,在世界各地不斷上演撼動舊經濟與舊勢力的故事。

 

仔細觀察這些現象的背後,可以發現3D列印產業與應用可以持續推陳出新,其實是源自於四大領域的逐臻完備,讓整個生態體系建立起來。像開源硬體的不斷改善精進、應用軟體愈來愈便宜普及,加上群眾募資大量出現,還有專為實現自造者創作夢想的銷售平台等,才讓眾多創業理念可以落實成真。

 

首先在硬體部分,提供Maker一個便宜的開源硬體(open source hardware),絕對是自造者運動可以快速成長的關鍵;如今,這些開源硬體不僅變多,價格也愈來愈便宜,甚至已到了匪夷所思的地步。

 

舉例來說,2005年就設計出來的Arduino板子,是最早普及的開源硬體,也是最常用的開放原始碼單晶片微控制器,被稱為是Maker運動不可或缺的「自造者神器」。 如今,甚至還有用紙做的板子paper Arduino,就是要讓 Maker可以用最便宜的價錢取得。

 

除了Arduino之外,如今又有不少新硬體平台出現,例如近來很紅的樹莓派(Raspberry Pi),是由英國樹莓派基金會所開發,這是一款基於Linux系統、體積只有火柴盒大小的單機板電腦,今年2月推出第二版產品,一套完整板子售價35美元,至於第一代產品價格則只需20美元。

 

所有門檻消失,最好的時代來臨

 

對Maker來說,把樹莓派買回家後,就可以依自己興趣組合成各種功能的產品,而且別小看這台小電腦,它還能跑得動微軟最新的Win10作業系統。

 

不僅如此,如今還有售價更低的硬體Chip出現了。6月初在KickStarter募資平台中已獲得4萬名網友支持,成功募到200萬美元以上的Chip,更標榜只要9美元,就能買到全世界最便宜的電腦。這種相當於喝杯飲料價錢的硬體,讓想要動手做的人來說,可以說已經沒有門檻,對自造者運動自然有加速催化的效果。

 

至於在軟體部分,也開始發生激烈變革。許多過去以企業用戶為主的公司,如今都推出供個人使用的平價繪圖軟體。 例如,以前要使用AutoCAD軟體,必須從Autodesk公司獲得授權,但是如今AutoCAD中已有許多 WebCAD是免費的,提供給消費者在手機或平板上使用。

 

對於繪圖軟體公司來說,當用戶變成一般消費者,經營模式確實要跟著改變;但也因為這樣的鉅變,讓許多過去只應用在專業市場的軟體,可以擴大運用至自造者社群,讓千千萬萬自造者大軍也能夠取得強大的軟體軍火。

 

至於新的收費模式是如何運作呢?像就已從過去的收費授權方式轉為社群經營;首先,透過免費下載讓更多人使用繪圖工具,由於3D列印的建模檔資料量相當龐大,當模型繪製完成後需要儲存,因此需要大量儲存空間,此時可向繪圖軟體公司購買所需之儲存空間,即為新收費模式。當然使用者也可將檔案儲存在自有空間,則繪圖軟體公司將強制收取授權費,才可以另行儲存。

 

此外,由於智慧型手機及平板電腦普及率高,過去需要用工作站等級、效能較強的電腦進行3D建模程序,如今直接用手機照相就可做3D快易建模的工作。這已成為近年來軟體業者最積極搶攻投入的領域,預料在整個市場都朝這個方向發展下,未來必定會有更多創新的軟體及App出現。

 

網路募資平台居功厥偉

 

另外在3D影像建模部分,是3D數位化中最重要的一步,也是3D列印產業發展的關鍵力量,當然吸引眾多業者積極搶攻。不論是英特爾去年初推出的Real Sense;或是如今已被蘋果併購、微軟第一代Xbox Kinect遊戲機採用的PrimeSense技術;還有印表機大廠惠普也宣布推出名為3D Capture Stage的新裝置與軟體;另外,台灣的鈺創科技也推出3D深度影像擷取晶片及3D物存系統平台,都想積極搶攻這塊深具潛力的市場。

 

以RealSense裝置為例,是目前全球體積最小的整合式3D景深與2D彩色攝影機模組。這個裝置可以模擬人類感知功能,協助裝置「看到」與人眼所見一樣的景深,讓電腦裝置能主動學習與瞭解人們,結合各種像是學習、通訊、遊戲等軟硬體,更好地模仿人類感知技術,讓日常經驗完全改觀,並且可能出現全新形態的體驗。

 

從功能來看,英特爾首款RealSense 3D攝影機,能夠偵測手指的細膩動作,並具備高精準度的手勢辨識與人臉五官偵測功能,藉以瞭解動作與情緒,進行操控、強化互動擴增實境,掃瞄3D物體影像等動作,完成3D影像數位化的目標。

 

此外,自造者運動大多從自家車庫創業,難以取得資本市場的支持,但是的大量出現,提供了自造者源源不絕的資金,而且這股募資平台風潮已從美國吹向全世界,從最初美國的Kickstarter、Indigogo,到如今台灣也有FlyingV、嘖嘖、HereO、貝殼放大及群募貝果等,都成為各種自造者社群最仰賴的募資平台。

 

更進一步來說,群眾募資平台除了提供資金外,更是低成本行銷及傾聽市場需求的平台。貝殼放大執行長林大涵說,過去企業開發產品的時間拉得很長,要瞭解消費者的意見也耗費大量人力物力,但若把產品放到群眾募資平台上,可以快速取得大眾的意見反饋,若發現產品不符市場需求,更可以提早修改或喊停,避免錯誤的產品成為後來的庫存。

 

台灣自造者似乎還需再加把勁

 

此外,銷售平台的快速成長,尤其是專門為Maker設計的網路電商平台不斷出現,更可以說為自造者運動鋪好了「最後一哩路」。例如,全球最大的專業手工藝電商平台Etsy,專供電子硬體產品交易的Tindie,以及專為設計師所推出的台灣Pinkoi平台,都讓自造者擁有更專屬的銷售社群,也讓自造者運動風潮得以更延續擴大。

 

不過,雖然自造者已在世界各地擴散成一股創業風潮,但台灣似乎還需再加把勁。擁有近2,500位成員、目前最具規模的自造者社群MakerPro創辦人歐敏銓說,美國Maker Faire已舉辦10年,台灣目前才辦第3年,雖然規模日漸擴大,但大部分的自造者仍以玩票性質居多;當然玩得開心最重要,但若能擴大至更多的創新企業(start up),也成為台灣社會可以努力的目標。

 

至於對台灣電子業來說,3D列印產業最重要的一環,就是所有3D物體的數位化,這又將是一個具顛覆性的大商機。3D列印協會理事長鄭正元說,過去2D列印是將資訊數位化,3D列印則是實體數位化,而且當每個舊產業都要加上新的數位商機,將是極具發展潛力的龐大商機。

 

以醫療應用為例,從數位牙科、數位外科、數位內科、數位照護等,任何一個舊領域都可以因為數位化而新增更多商機。以數位外科為例,第一步是製作手術導板,根據病人的病歷情況先製作模型;然後在醫生診斷決策與討論後,決定要如何開刀解決,據以製作與列印出治具;最後醫生就根據這些治具做成的手術導板,依循規畫路徑開刀,讓手術結果更順利成功。

 

至於以數位內科為例,每個人量出來的血壓通常都不同,是否可以因此列印不同劑量的藥,或是針對特定基因印製標靶藥材;未來更可以朝向個人化醫療與藥物等方向發展,例如3D列印器官等。若再推到醫療照護領域,也可以針對不同消費者需求,發展出個人化的數位照護。

 

3D建模軟體將是重中之重

 

不僅數位化醫療應用範圍廣泛,同樣的概念也可以擴大至各行各業;例如,數位建築(BIM,Building Informatiom Modeling)也已經是逐漸成形的趨勢。而在這些專業領域的應用上, 未來最重要的技術會是各種3D模型的建模軟體,因為這將是進入障礙最高的部分;也就是說,在3D列印產業鏈價值最高者並非硬體設備,反而是建模軟體。

 

鄭正元說,目前的3D列印都必須先行建模,不過近來有幾個3D技術則略過此一程序;有的廠商以手動進行光固化,甚至還有廠商推出手持式筆狀設備,在筆內填充材料,以手持方式擠壓出材料,便可拖曳圍繞堆疊出一個立體產品。不過,這類手動產品的精細度比較差,價格也較低,也凸顯了3D列印產業鏈的價值高低。

 

不僅3D軟體建模商機龐大,在未來3D的世界中,許多過去在2D產業的巨擘,例如移動終端的蘋果、軟體業的微軟、搜尋引擎的Google、列印的惠普等,由於遊戲規則已經改變,可能都要預先布局,才能面對新挑戰者的崛起。

 

以搜尋引擎來說,若使用者想要3D列印出一隻貓形狀的公仔,在Google上搜尋關鍵字「貓 3D」,頂多只能搜尋到照片,但無法搜尋到貓公仔的3D建模檔,原因在於,Cat這三個字是藏在建模檔案深處的某個程式角落,因此難以被Google尋獲,未來是否有新進業者先行搶攻這個市場,也相當值得注意。

 

完善的產業生態系統計日可期

 

鄭正元指出,3D列印在軟硬兩端都不能輕忽,就像電腦技術快速成長時,軟體公司如微軟等,提供了完整的軟體,CPU、晶片與其他電腦周邊廠商,則提供了豐富的硬體設備,再加上雅虎及後來居上的Google等搜尋引擎,產業的所有環節都強大無比。未來3D列印產業鏈也必然形成同等完善的產業生態系統,而以目前態勢來看,此一生態系統都仍在發展中,台灣廠商應盡早卡位,才有機會獲取最大商機。

 

傳統製造業  vs 3D列印

 

3D列印 

1.3D繪圖  將想要製造的物品利用3D CAD繪圖軟體或掃瞄輸入電腦,形成3D數位檔案。

2.數位切片  電腦軟體會再將上述3D數位檔案中的物體,進行2D「數位切片」,物體會被「切」成一層一層的數據資料。

3.傳送到3D印表機   將數據資料傳送到3D印表機內

4.輸出產品  就像2D印表機列印平面檔案一樣,此時3D印表機噴嘴依據數據資料噴出材料,一層一層地堆疊出立體物品。

 

傳統製造業 

1.鍛造  利用壓力改變金屬形狀,使它符合後續製程的要求。

2.磨書 利用磨具研磨,以獲得所需的形狀、尺寸,或表面精密化。

3.鑽孔  用鑽孔鑽出後續製程所需的定位孔、零件孔等。

4.組裝 整個製程經過上述步驟,最後經由生產線組裝。

 

2009-2013年3D列印產業市場產值及成長率

3D列印產業年成長率(藍圖上方英文)

3D列印產業市場規模  單位:10億美元(綠圖 )

 

資料來源:Wohlers Associates, 2014/05

次標:--3D列印產值預估

3D列印產業市場規模預測(2013年預測)        3D列印產業市場規模預測(2011年預測)

 

資料來源:Wohlers Associates, 2014/05

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