成大賴維祥副教授成功研發快速原型新技術 產業新革命 再研發新技術 速度與原料超越原發地麻省理工 未來期與各產業合作創造新
採訪記者 : t 於 February 20, 19102 at 11:21:06 :
新聞內容 :
【台南訊】目前製作所有的立體實物都需要製模，耗時耗力，國立成功大學航空太空工程學系副教授賴維祥引進美國麻省理工學院研發的快速原型技術，並結合老祖宗的秘方理念，成功地改進三維印刷技術與研發原料，不需模具便可快速成型，在時效、顏色與粉末原料上的研發成果已超越麻省理工學院，目前已申請專利中；至於和民間產業的合作，目前也陸續完成中。賴維祥副教授未來期望將此一領先產業的學術研究，繼續推廣到各個產業，結合其專業人才，配合其所需來整合技術、創新設計產品，帶動產業發展的新革命，創造新契機。
乍聽快速原型技術與三維印刷術令人模糊，成大航太系賴維祥副教授以簡單的方式介紹技術與背景。賴維祥副教授表示，有關於火藥、羅盤、造紙、印刷號稱中國文化足以傲世的人類文明四大發明，而印刷術方面，在廿世紀則已開始走入三維印刷技術。所謂三維印刷術(Color 3D printing)為快速原型技術(Rapid Prototyping, RP)之一種，即為利用電腦輔助設計(CAD)或逆向掃瞄技術所建立之電腦資料，使用積層之材料堆疊方式，而可自動製作三維立體物件之方法，此技術之相關領域包括機械、材料、控制、化工、光電、資訊等，但以機械領域為主要整合的專長，而開發的產品將來又可應用在幾乎的產業上包括機械、航太、建築、土木、醫學工程，甚至是食品、藝術、文化的生活領域等。
賴維祥教授表示，３D(學術上稱為「三維」，即是我們所稱的三次元、三度空間的意思，D為Dumension)。世界上的東西皆為3D原理，即是立體的意思，而人類將物體平面化的文字與圖像，平面傳達抽象意念，３Ｄ為實體，平面構思３Ｄ，利用圖學與模擬透視法，讓實為平面的物體看似立體。
過去廿世紀以前，機械領域的最大成就就是將電腦科技導入，利用電腦輔助機械繪圖，根據以往的作法，一定要先經過切削、加工、製作模具，還要測試是否有工差，零件之間是否完全符合，所需的時間較長，以汽車工業為例，日系車研發一量車的時程約三年，歐美系車約四、五年；而航太工程的機械製作技術複雜性更高，相對的研發時間也較長，研發十年的科技大概只能使用二、三年，將電腦科技引進，速度便可以加快，利用快速成形的技術，捨去製作模具的時間，整個製程時間可以縮短。像美國福特汽車目前就希望能配合這項技術，趕上日系車的研發速度。
快速成形之領域慢慢成熟，五年前，賴維祥副教授赴美時第一次接觸到快速成型技術，當時美國預估快速成型技術的時代已經來臨，快速成型技術將領導時代，每年將近有二百個專利投入快速原型技術的領域，發展迅速，亦成為機械領域中相當熱門的主題。可惜我國尚未重視此一領域，較傾向輕薄短小的科技研發領域，中國大陸已將此列為國家重點研究之一。
成大機械科技研發中心之前身為國科會機械實作中心，在成大已約有十年的歷史，並首先引進SLS快速原型(RP)技術多年，以雷射燒結粉末積層之方式製作工作，為少數國內實作中心可提供對外營業之研究中心。去年再引進Z402噴墨式積層方式，可提供更便宜之製造零件。
近年來，國內產業界的景氣低迷，快速原型機的價格昂貴，最便宜的也需要約二百多萬元，最具代表性的雷射加工樹脂具有較高之強度，但高昂價格是一般企業無法負擔如此龐大的單一機器費用，後續維護的成本太高，故很難使快速原型在此型的機器上難以普及化，目前只能在大型研發單位、大型企業或學校使用。
而賴維祥副教授研發使用的快速原型機僅花費二百萬，在技術層面卻很突出，未來更期望將速度提高十倍。賴維祥副教授研發的此套快速原型技術，是以切面的原理將實體分成千層或萬層以上，再利用三維印刷技術即類似印表機的方法將實體一層一層的疊上去，其解析度、每層切面厚度約人類的一根頭髮厚度，一層粉末一層膠層層堆疊而成，這些只要電腦可以繪出、模擬，不需經過製造模具，就可以快速成形。
賴維祥副教授近年來對粉末堆疊方式之研究已有相當之心得，不但自行開發粉末之配方、膠合劑，也已申請專利中，更自行研發後處理膠，以及噴墨頭之維修技術，對整體耗材之掌握已有相當良好之控制。賴維祥副教授表示，有一次參加台南市古蹟之旅，得知老祖宗建築堅固城牆的技術秘方，文獻記載是在泥土中加入蛤殼、糯米等物，讓他有了意外的靈感，跳脫研究麻省理工學院既有的技術，改以在原料與速度等方面研發新技術。賴維祥副教授研發快速原型技術的材質主要由複合材質粉末堆疊法製成，為目前最快速之機種之一，直接由彩色成型，在未來具有多種衍伸之可能性，如以耐候性粉末，或甚至陶瓷或金屬粉末直接成型者。
近期，賴維祥副教授結合成大機械科技研發中心，向經濟部提出學界開發產業技術計畫構想書，計畫「多功能彩色快速原型機」之研發。他表示，多功能彩色快速原型機符合在整體工業發展上的重要策略，以發展上游的工具機械技術，以帶動下游產業的整體發展，即彩色三維印刷技術(Color 3D printing)為未來重要衍生技術的源頭。
賴維祥副教授表示，造型快速原型技術除了應用在模型上之外，未來開發之產品可資應用於多種不同領域，例如機械維修、製造上；在醫學工程方面，醫學整型或外科手術之應用，例如人體構造模型或人工骨頭，可以藉由電腦輔助，模擬樣本即可快速列印出模具；工業設計造型之開發；藝術創作應用；學術研究及教學上；禮品開發製作；精密鑄造或暫代模具；甚至是在食品的應用上也有相當大的成就，今年大專院校食品創意大賽－藝術愛美食，由賴維祥副教授指導的成大航太系參賽學生蔡禹擎也獲得良好的成績，近日進入決賽。在在顯示無形中帶來極大的產業效益。
賴維祥副教授，民國六十九年成大機械工程學系畢業，民國七十一年在台灣大學取得機械工程碩士學位，民國七十四年取得成大航太工程博士學位。其專長技術為航空發動機等，現任成大航太系副教授，去年以其兼具航太與機械的背景，獲得成大前航太系主任陸鵬舉重視，開始發展航太製造領域，也開始在快速成型技術上投入大量心力，短短一年內成績不斐，令人刮目相看。曾任中山科學研究院第一研究所助理研究員與小組長，赴美參與IDF戰機之發動機設計，獲頒中科院年度優秀工程師；參與成大航太實驗場籌建五年，建立我國僅次於中科院之航太研究設備；曾任成大防火安全研究中心委員兼實驗室負責人，該中心即將持為成大第一個經國家實驗室認證單位。
賴維祥副教授研究成果不斐，曾通過申請之專利有雙平板式駐焰器結構，抽取式塑膠袋結構之改良，可調節式阻流體駐焰器等，目前亦有三項研究在申請專利中，包括三維圖文快速設計及製造方法、快速成型粉末材料及膠合劑、輕油汽化器之結構改良等，前兩項與快速成型技術有關。
賴維祥副教授屢次協助產業技術發展，例如曾參與台電通宵電廠噴油嘴結渣改善計畫之共同研究，證實經修改過之噴嘴不再有結渣之困擾；協助中科院一所建立紅外線影像之數據資料庫，為目前國內所緊有尾焰紅外線在空間分佈數據之第一手資料；曾協助雲林鴻福公司使用AutoCAD電腦繪圖技術，使該公司設計部門由一般手繪圖，直接提升至三維之電腦繪圖，並建立該公司圖檔資料庫。
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【台南訊】目前製作所有的立體實物都需要製模，耗時耗力，國立成功大學航空太空工程學系副教授賴維祥引進美國麻省理工學院研發的快速原型技術，並結合老祖宗的秘方理念，成功地改進三維印刷技術與研發原料，不需模具便可快速成型，在時效、顏色與粉末原料上的研發成果已超越麻省理工學院，目前已申請專利中；至於和民間產業的合作，目前也陸續完成中。賴維祥副教授未來期望將此一領先產業的學術研究，繼續推廣到各個產業，結合其專業人才，配合其所需來整合技術、創新設計產品，帶動產業發展的新革命，創造新契機。
乍聽快速原型技術與三維印刷術令人模糊，成大航太系賴維祥副教授以簡單的方式介紹技術與背景。賴維祥副教授表示，有關於火藥、羅盤、造紙、印刷號稱中國文化足以傲世的人類文明四大發明，而印刷術方面，在廿世紀則已開始走入三維印刷技術。所謂三維印刷術(Color 3D printing)為快速原型技術(Rapid Prototyping, RP)之一種，即為利用電腦輔助設計(CAD)或逆向掃瞄技術所建立之電腦資料，使用積層之材料堆疊方式，而可自動製作三維立體物件之方法，此技術之相關領域包括機械、材料、控制、化工、光電、資訊等，但以機械領域為主要整合的專長，而開發的產品將來又可應用在幾乎的產業上包括機械、航太、建築、土木、醫學工程，甚至是食品、藝術、文化的生活領域等。
賴維祥教授表示，３D(學術上稱為「三維」，即是我們所稱的三次元、三度空間的意思，D為Dumension)。世界上的東西皆為3D原理，即是立體的意思，而人類將物體平面化的文字與圖像，平面傳達抽象意念，３Ｄ為實體，平面構思３Ｄ，利用圖學與模擬透視法，讓實為平面的物體看似立體。
過去廿世紀以前，機械領域的最大成就就是將電腦科技導入，利用電腦輔助機械繪圖，根據以往的作法，一定要先經過切削、加工、製作模具，還要測試是否有工差，零件之間是否完全符合，所需的時間較長，以汽車工業為例，日系車研發一量車的時程約三年，歐美系車約四、五年；而航太工程的機械製作技術複雜性更高，相對的研發時間也較長，研發十年的科技大概只能使用二、三年，將電腦科技引進，速度便可以加快，利用快速成形的技術，捨去製作模具的時間，整個製程時間可以縮短。像美國福特汽車目前就希望能配合這項技術，趕上日系車的研發速度。
快速成形之領域慢慢成熟，五年前，賴維祥副教授赴美時第一次接觸到快速成型技術，當時美國預估快速成型技術的時代已經來臨，快速成型技術將領導時代，每年將近有二百個專利投入快速原型技術的領域，發展迅速，亦成為機械領域中相當熱門的主題。可惜我國尚未重視此一領域，較傾向輕薄短小的科技研發領域，中國大陸已將此列為國家重點研究之一。
成大機械科技研發中心之前身為國科會機械實作中心，在成大已約有十年的歷史，並首先引進SLS快速原型(RP)技術多年，以雷射燒結粉末積層之方式製作工作，為少數國內實作中心可提供對外營業之研究中心。去年再引進Z402噴墨式積層方式，可提供更便宜之製造零件。
近年來，國內產業界的景氣低迷，快速原型機的價格昂貴，最便宜的也需要約二百多萬元，最具代表性的雷射加工樹脂具有較高之強度，但高昂價格是一般企業無法負擔如此龐大的單一機器費用，後續維護的成本太高，故很難使快速原型在此型的機器上難以普及化，目前只能在大型研發單位、大型企業或學校使用。
而賴維祥副教授研發使用的快速原型機僅花費二百萬，在技術層面卻很突出，未來更期望將速度提高十倍。賴維祥副教授研發的此套快速原型技術，是以切面的原理將實體分成千層或萬層以上，再利用三維印刷技術即類似印表機的方法將實體一層一層的疊上去，其解析度、每層切面厚度約人類的一根頭髮厚度，一層粉末一層膠層層堆疊而成，這些只要電腦可以繪出、模擬，不需經過製造模具，就可以快速成形。
賴維祥副教授近年來對粉末堆疊方式之研究已有相當之心得，不但自行開發粉末之配方、膠合劑，也已申請專利中，更自行研發後處理膠，以及噴墨頭之維修技術，對整體耗材之掌握已有相當良好之控制。賴維祥副教授表示，有一次參加台南市古蹟之旅，得知老祖宗建築堅固城牆的技術秘方，文獻記載是在泥土中加入蛤殼、糯米等物，讓他有了意外的靈感，跳脫研究麻省理工學院既有的技術，改以在原料與速度等方面研發新技術。賴維祥副教授研發快速原型技術的材質主要由複合材質粉末堆疊法製成，為目前最快速之機種之一，直接由彩色成型，在未來具有多種衍伸之可能性，如以耐候性粉末，或甚至陶瓷或金屬粉末直接成型者。
近期，賴維祥副教授結合成大機械科技研發中心，向經濟部提出學界開發產業技術計畫構想書，計畫「多功能彩色快速原型機」之研發。他表示，多功能彩色快速原型機符合在整體工業發展上的重要策略，以發展上游的工具機械技術，以帶動下游產業的整體發展，即彩色三維印刷技術(Color 3D printing)為未來重要衍生技術的源頭。
賴維祥副教授表示，造型快速原型技術除了應用在模型上之外，未來開發之產品可資應用於多種不同領域，例如機械維修、製造上；在醫學工程方面，醫學整型或外科手術之應用，例如人體構造模型或人工骨頭，可以藉由電腦輔助，模擬樣本即可快速列印出模具；工業設計造型之開發；藝術創作應用；學術研究及教學上；禮品開發製作；精密鑄造或暫代模具；甚至是在食品的應用上也有相當大的成就，今年大專院校食品創意大賽－藝術愛美食，由賴維祥副教授指導的成大航太系參賽學生蔡禹擎也獲得良好的成績，近日進入決賽。在在顯示無形中帶來極大的產業效益。
賴維祥副教授，民國六十九年成大機械工程學系畢業，民國七十一年在台灣大學取得機械工程碩士學位，民國七十四年取得成大航太工程博士學位。其專長技術為航空發動機等，現任成大航太系副教授，去年以其兼具航太與機械的背景，獲得成大前航太系主任陸鵬舉重視，開始發展航太製造領域，也開始在快速成型技術上投入大量心力，短短一年內成績不斐，令人刮目相看。曾任中山科學研究院第一研究所助理研究員與小組長，赴美參與IDF戰機之發動機設計，獲頒中科院年度優秀工程師；參與成大航太實驗場籌建五年，建立我國僅次於中科院之航太研究設備；曾任成大防火安全研究中心委員兼實驗室負責人，該中心即將持為成大第一個經國家實驗室認證單位。
賴維祥副教授研究成果不斐，曾通過申請之專利有雙平板式駐焰器結構，抽取式塑膠袋結構之改良，可調節式阻流體駐焰器等，目前亦有三項研究在申請專利中，包括三維圖文快速設計及製造方法、快速成型粉末材料及膠合劑、輕油汽化器之結構改良等，前兩項與快速成型技術有關。
賴維祥副教授屢次協助產業技術發展，例如曾參與台電通宵電廠噴油嘴結渣改善計畫之共同研究，證實經修改過之噴嘴不再有結渣之困擾；協助中科院一所建立紅外線影像之數據資料庫，為目前國內所緊有尾焰紅外線在空間分佈數據之第一手資料；曾協助雲林鴻福公司使用AutoCAD電腦繪圖技術，使該公司設計部門由一般手繪圖，直接提升至三維之電腦繪圖，並建立該公司圖檔資料庫。
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