（2021-03-09）每年要送3千公斤補給品、儲存站內1萬3千公斤零備件及地面儲存1萬7千公斤儲備物資到國際太空站，3D印刷出現後，補給將更方便...
（2021-03-09）國際太空站（ISS）經十年建造，進駐太空人已經二十年了，為了太空人的生活、工作、健康，每年要送去3,000公斤補給品，另外儲存站內的還有13,000公斤的零備件，以及在地面儲存的17,000公斤儲備物資，準備需要時隨時起飛。太空站距地面400公里，補給還算方便，未來月球、火星的太空旅程，勢必攜帶大量貨物，成為一大挑戰。
這一挑戰在3D印刷（3D Printing）出現之後有了轉機，利用這種加料（Additive）製造技術，臨時現做需要的機件。
製造業很多是削減材料製成最後成品，3D印刷是加添材料堆積成型，概念與我們常用的電腦噴墨列印設備類似，不同的是噴墨列印把墨印到一張紙上，3D印刷則噴出各種材料，一層層向上「立體」堆積成我們需要的物件，雖然仍沿用「印」這個字，實際上是實物的製造。
一家名叫Made in Space的公司，製造Zero-G 3D印刷機，拿到太空站實驗，「印」出了一個塑膠扳手，從此展開六年的連續實驗，在太空站印製的樣品都拿回地面，比較與地面印製的品質，然後再把新的設計圖傳回太空站繼續印製。
實驗的一大項目是在微重力下3D印刷機械是否正常運作，結果認為影響有限，證明在太空的０重力下仍然可行。（太空站距地球近，仍有微量重力）
下一步是將一台固定式的3D印刷機嵌在太空站艙壁，好像廚房崁入一台微波爐，印製各種物件與地面表比較，包括製作SPHERE，這是18邊球狀小型衛星，供艙內漂浮運作。
這台3D印刷是以工業塑膠做材料，將塑膠線加熱融化，從噴頭連續滴出堆積成型。印製數量多了以後，不用的是否能融化再用，就成為研究焦點。Made in Space又送了一台回收機到太空站，實驗什麼材料最適合回收再用，可以回收多少次，有多少會成為垃圾。3D印刷可以讓未來太空旅途大幅度減輕貨物重量，成為太空科學重要的一環。
Xerox（全錄、施樂）從影印馳名全球，後推出電腦印字機，又推出商業化數位印刷機，現在又推出一具2.7ｘ2.1米、高溫達800°C的印刷機，這當然不是噴墨的，這是3D印刷機ElemX，所噴的「墨」是從鋁線融化的鋁，像一個小型鋁工廠，把固體的鋁高溫融化成液體，噴出來一滴滴、一層層堆積成預先設計的物件。這一台設備做什麼用？原來放在加州Monterey的海軍研究學院，供研究實驗。
3D印刷機放在海軍學校，與太空站類似，希望艦艇在不著邊際的大海遇到不時之需能自我補救。鋁是不怕氧化、不易腐蝕的材料，艦艇有無數零件難免或有不足，或因臨時情況的特殊需要，3D印刷的鋁製品是最佳來源。
ElemX還不能現場製造砲彈或魚雷，因為印製僅限於30ｘ30ｘ12公分以內的精細零件，約需3、4小時完成。至於什麼時候上船，因為船會擺動也會震動，是否影響精密印製動作，還要進一步實驗。
太空與海上所需要的大多是小型零件或工具，印刷機不會太大，像Xerox ElemX算是大型的了，但近年應用的擴展，讓3D印刷機變大了，而且相當的大，因為用在建築業的材料製造，更有直接用來蓋房子。
以美國加州奧克蘭（Oakland）的Mighty建築公司為例，用3D印刷製造各種建築板材，客製模組化的設計，完工後運到工地自動化安裝。除了材料，也組合各種房屋，從最小350平方呎（32平方米）的獨屋，組合到1,440平方呎（134平方米）三房二衛浴的家庭住宅。
紐約的SQ4D建築公司採取另一種做法，與其預做材料運到工地組合，不如把3D印刷機搬到工地現場，直接蓋一棟房子。聽起來不可思議，但概念與製造小零件沒有差別。先在房子基地四周搭上架子，把「噴頭」（噴材料出口）固定在架子上，使其能各種方向移動，然後以特製的水泥狀材料連續送到噴頭，噴頭依建築圖樣由電腦控制移動，像擠牙膏似的，把材料噴灑在房子的地基、牆等各個部位。
這樣噴灑一層後印頭拉高再噴灑上一層，周而復始繼續堆高，直到整個房子完工。這棟房子位於紐約長島Riverhead，面積1,400平方呎（130平方米），有三房二衛浴，SQ4D公司說一共花了兩天時間，僅用３名工人就把房子蓋完了，成為美國首棟出售的3D印刷房子，售價30萬美元，只有當地房屋市場的半價，聞風參觀的人很多，都說物超所值。這棟房子已列入售房網站Zillow，有興趣的讀者可進入瀏覽。
這種現場立即蓋房的技術，由慈善機構協助，開始進入窮困的偏遠地區。非洲東南外海的馬達加斯加島（Madagascar），即將在南方一所大學附近修建學校，校舍一間間可以連接，由舊金山一家3D印刷建築公司設計興建。
在墨西哥偏遠地區，即將完成一個3D房屋的社區，現已由美國德州一家建築公司完成第一棟，有兩間睡房面積500平方呎（46平方米）的住宅，一共會完成50棟以平價出售，每蓋一棟僅需24小時。
德國的第一棟3D印刷房屋蓋在北萊茵巴伐利亞邦的Beckum，是一棟二層樓房，每層面積80平方米。這棟樓房是有指標作用的集體創作，包括慕尼黑技術大學與Mense Korte建築工程公司，以研究的態度故意放慢施工速度，從中獲取經驗，分析改進，使得這一革命性的技術，在節省時間、降低成本、減少人力、環保上更趨完美。有興趣的讀者可以進入ArchDaily網站，觀看這棟二層樓的房子，以及3D印刷設備的架構與運作的圖片。
本文取材自2021年３月７日「那福忠西海岸數位隨筆（194）」：上天、下海、蓋房子的3D印刷
對本文有任何看法，歡迎 E-Mail：frank.na@gmail.com 給作者，分享您對本文的看法。
.png)
