3D列印全瓷牙將成真──專訪汪家昌教授

2013.7.18                                                                                         撰文◎林秀嬪

明代作家魏學洢〈核舟記〉一文生動地描寫王叔遠巧奪天工的微雕藝術品，於一只不盈寸的核桃上再現東坡遊赤壁的景況，人物情態與舟中事物之精細，令人不禁驚嘆「技亦靈怪矣哉！」如今我們不再只能神往想像文中鬼斧神工之技藝，甚至能製作出比核舟更加精巧、材質更加精密的藝品，這就是來自汪家昌教授獨特的陶瓷3D列印技術。

汪教授如流水般侃侃而談3D列印的起源與發展，近年成為顯學的3D列印，其實於1984年已開始發展技術，1989年賣出第一台3D列印設備，同年大部分的專利被申請。而今因專利過期，技術於中國大陸急速流通應用，引起美國的關注與憂患意識，歐巴馬因而投入十億美金，力拱為「第三次工業革命」。早於1992年接觸過3D列印技術，並持續投入與關注的汪教授認為這是被炒作的現象。2009年ASTM定義此技術為「積層製造」（AM，Additive Manufacturing），可分為七大類，每類又各自發展不同技術，不同的材料對應不同的加工方法。然而在集團併購後，如今全球專利只掌握於三家企業手中（2家美國，1家德國）。

在研究過專利地圖與佈局後，汪教授認為仍有發展空間的領域在陶瓷製材方面，因以陶瓷粉末與膠質調和的製材普遍有硬度不足的問題。他透露今年(2013)八月始有一家德國系統的公司將以20億歐元的價格販售陶瓷列印設備，然而受限於材質特性與製造技術，改變配方的材料需由下而上列印（一般為由上而下），成品需有支撐結構及底座，在形狀上將大受侷限。如何去掉底座、支架而仍不損壞本體精細的部分，將大大考驗這台設備的使用者。故汪教授於十年前就捨棄往材料配方發展的路線，而著墨於製造技術上。因不需要底座與支架，汪教授掌握的3D列印技術可以製作更細緻與富變化的成品，形狀不再受限，且硬度高於玻璃，不易破損，堪為全球領先的技術，而技術本身自然是不可透露的機密了。

陶瓷3D列印的成品除了可以應用在文創產業上，製作精緻與纖毫畢現的藝術品外，更可應用於醫療及工程領域。汪教授目前著眼於全瓷牙的研製開發，將以強度足夠的氧化鋯為材質。如開發成功，一次可以製作多顆全瓷牙，與目前一次只能刻一顆牙的減法技術相比，將大幅降低時間成本，惟完整的產業鏈目前尚未形成。至於技轉的策略方面，汪教授採技轉給單一廠商的方式取代販售設備，開發適於各產業的機器，由企業每年支付技轉金。如此除了使技轉對象廠商免於產生競爭對手，每年合作的廠商也願意藉由產學合作案的模式來精進技術，持續成長與良性互動的結果不怕技術被別人學走。除了技術獨步全球外，汪教授的永續經營理念也相當有一套，足見其目光之長遠與思維獨特之處，值得取鑑。

左圖為一體成形環中環，內環可轉動(汪教授實驗室提供)；右圖為氧化鋯獅子(汪教授實驗室提供)

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