台灣是全球金屬模具市場的第七大國，近年來卻面臨低價競爭，導致產業外移。在金屬製造上，越來越成熟的3D列印技術，將是台灣模具業的轉機！透過特殊水路設計，加快冷卻速度，也提升生產效能，有機會讓台灣模具業更加與眾不同。
在新北市樹林一家不起眼的工廠中，傳出轟隆隆的機器運作聲響，十幾名工人操作著金屬切削銑床，或者以手工調修一塊塊金屬模具，有些用來生產手錶外殼，有的是手機殼。模具完成後，會送到十分鐘車程外的塑膠射出廠進行量產。
這樣的產製流程是台灣製造業的縮影，也是支撐台灣幾十年經濟發展的重要命脈，雖然產值穩定，但少有創新。尤其近年來中國業者削價競爭，也導致產業漸漸外移。不過，當****3D****列印技術逐漸成熟，將可成為翻轉模具產業的重要機會。
有人將此稱為第三次工業革命，「但對模具業來說，3D列印是第二次工業革命，」專業快速模具及模型代工業者、數可科技總經理杜秉明指出，第一次的模具革命在1950年代，美國、日本都開始研發電腦數值控制工具機（Computer Numerical Control，CNC），以電腦程式控制機械切削模具，更加精準快速。台灣則是到1980年代才開始研發、使用。
但不論是傳統方式或CNC，在製作模具時都採「減法概念」，也就是用刀具削切，切、鑽、刨出想要的形狀，然後再以高熱再冷卻的方式，快速成型大量產品。在整個成型過程中，冷卻時間約占40％～90％，一般來說都會利用水或其他冷卻介質，圍繞模具進行循環流動，因此冷卻水路的設計，就成為是否能快速生產、品質穩定的關鍵。然而削切的方式，對傳統模具的冷卻水路設計造成很大的限制。
台灣模具業升級關鍵技術
**「如何讓台灣模具業與眾不同？這就是關鍵技術！**」杜秉明解釋，以金屬3D列印製作的模具是加法思維，不受刀具限制，能做出各種水路設計，就像用黏土捏出的形狀，用打洞機做不出來。數可將水路以螺旋狀分布在靠近模具表層的位置，改善冷卻效率。
這就是模具業的第二次工業革命，從減法到加法，不但生產效率變快、設計彈性變大，還能減少不必要的金屬材料浪費。數可從德國進口的千萬等級金屬列印設備，連麻花捲形狀的模具都能做出來。不過缺點是成本非常高昂，機器要價近3千萬，客戶得花上過去數倍的成本採購新型模具。「這就看企業對於『改變』有多少決心，」杜秉明說。
有效提升產能
「未來台灣模具業的競爭力就在這裡，」杜秉明強調，過去中國有辦法削價競爭，主因是它們會抄襲台廠的水路設計，但新式設計將水路埋藏在模具內層，成為本土廠商的獨特知識。只要效率高，就有競爭力，玩具商樂高已經利用異型水路模具提升****25****％產量。
台灣是金屬模具第七大國，雖然這幾年產值仍維持在新台幣500億元，但產業面臨外移與低價競爭，高階材料與製造設備長期仰賴國外。工研院南分院基層製造與雷射應用中心總監曾文鵬則指出，國內在積層製造模具應用上仍有挑戰，包括缺乏耐高溫、高硬度專屬材料及缺乏整合應用服務。但工研院會扮演整合角色，以3D列印技術為基底，發展國內自主模具製造材料、製程與應用服務，協助模具產業升級。
「未來模具產業將走向單一規模、等級更高、極致量產，」長期與模具廠接觸的奇想創造執行長謝榮雅表示，未來的生產方式將走向兩極化：少量多樣、極致量產。部分3D列印機種已能做出商用產品，因此模具產業要避開商用3D列印機能做的事。3D列印出一片外殼可能要20分鐘，但模具機器30秒就能做出一片，一塊模具能生產70萬次。
他建議台灣製造業應朝「模組化」思考，核心模組可用模具大量製造，但客製化的外殼則採3D列印，畢竟模具才適合量產，30秒就能做出60支筆。「誰能妥善搭配兩種製造方式，就能決定未來能否取得優勢，」謝榮雅說。
3D**列印帶來的模具變革
****改變一：模具一體成型，能滿足任何形狀設計
****改變二：改變模具水路設計，冷卻快、效率高
****改變三：減法製造變加法製造，更精確、無廢料
**資料來源《數位時代No.227》
