中正大學團隊就地取材 提高3D列印強度獨家軟體精算

3D列印技術正夯，中正大學前瞻製造系統頂尖研究中心研發「含植物纖維的積層列印軟材料」，就地取材，添加鳳梨葉、竹葉、咖啡渣等農業廢棄物，提高矽膠、混凝土的韌性和支撐性，更開發軟體精準計算強度和填充比例。

3D列印近年受到醫療、建築營造業關注，卻礙於醫材、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。

「通常3D列印層層堆疊，一般硬材料經過加熱軟化，但接觸室溫變硬；矽膠、混凝土第1層還沒乾，再疊第2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，研發和商業應用上已成熟，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。

劉德騏說，過去大多使用灌模生產矽膠零件，但遇到常用於鞋墊、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，得另尋新的建築工法，節省工時和人力成本，混凝土3D列印的省時、客製化便成優勢。

看準3D列印軟材料藍海，中正大學前瞻中心3年前開發軟材料的製造流程與軟體，從雲嘉在地農產出發，用鳳梨葉、鳳梨皮、稻梗、竹葉、咖啡渣等廢棄物植物纖維，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列印時可加強整體結構。」劉德騏說，矽膠、混凝土有黏性，易吸附植物纖維上，提高塑型穩定性。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，效果不打折，也能達到節能減碳。

中正大學團隊研發含植物纖維的3D列印軟材料，另大賣點是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，與廠商共同開發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，近期正尋求新建築工法的台泥更找上門接洽合作，盼開發屬於3D列印混凝土工法的建材。