第二章 3D 列印簡介
第二節 3D 列印價值與應用發展
「又快、又好、又便宜」是霍德・利普森和梅爾芭・柯曼對於 3D 列印特性 所下的註解75，本文透過基本的產品生產流程，亦即設計－製造－銷售－維修，
逐一檢視 3D 列印的特性，是否真如前述所說又快、又好、又便宜，見表 3。
第一款 設計面
3D 列印，是透過電腦設計軟體建立 CAD 檔案後，再利用 3D 列印機進行列 印，無需使用模具或加工機械，從設計面來看，3D 列印可以快速設計出多樣且 複雜幾何形狀，並簡化產品的組件構成，不像減法製造需要固定裝置、不同的 加工工具、以及當形狀複雜時切割機械對於較深與不可見區域到達的困難性，
限制了設計自由76。是以，第一個特性即在設計具靈活性(Design flexibility)。
此外，利用電腦軟體進行設計的特點有助於快速進行調試(testing and debugging)而不會增加成本，大幅降低公司的開發成本（若僅負責 CAD 檔案的 繪製甚至無須前期投資），減少新產品推出的風險與成本，去除創新阻力，因 此 3D 列印最早常被應用在產品原型(prototyping)的製作上。
除了優化產品形狀外，由於 3D 列印一體成型、材料多樣且自由組合的特 性，可以製造出特殊功能的產品，舉例而言，透過將設計空心陶瓷減輕產品重 量77；英國資助的「SAVING」專案中即將飛機上的安全帶扣重新設計，將零件 變得更加輕薄，同時將調整裝置與槓桿部分結合成為一個零件，以減輕重量，
Airbus A380 因此減輕了 74 公斤，在飛機的生命週期中節省 330 萬升然料78；或 者 GE Aviation，在 2016 推出第一個透過 3D 列印製造出 LEAP 飛機噴射引擎，
相較於傳統加工製造，減輕 25%、耐重強度增強五倍、同時將燃料噴嘴零件從 18 個減少至 1 個79，大幅減低後續製造使用材料成本，節省飛機燃料的耗費，提
2016).
75 Hod Lipson & Melba Kurman 著，賽迪研究院專家組譯，同註 39，頁 26-42。
76 Gao Wei, supra note 36, at 67.
77 郭少豪、呂振，同註 32，頁 37-38。
78 SAVING Project- saving litres of aviation fuel,3TRPD®, https://www.3trpd.co.uk/ (last visited Jun.
27, 2016).
79 3D Printing Creates New Parts for Aircraft Engines, GEGLOBAL RESEARCH,
http://www.geglobalresearch.com/innovation/3d-printing-creates-new-parts-aircraft-engines; Tomas Kellner, The FAA Cleared The First 3D Printed Part To Fly In A Commercial Jet Engine From GE,
升產品價值。
再者，3D 列印是利用數位化技術設計產品，是以其可以隨著不同的客戶需 求進行個性化的調整，進行客製化設計，促進生產資訊數位化，達到智慧製造，
甚至反過來變成由消費者設計，公司協助後續的實體製造，例如透過 3D 掃描使 消費者可以用拍照或掃描方式建立 CAD 檔案，降低設計的進入門檻。
隨著雲端的發展、共享經濟的來臨，3D 列印帶來新的工作協作模式，包 括跨領域設計、共同設計、消費者設計，企業製造模式。跨領域設計是指企業 A 地團隊可將產品 CAD 檔案透過網路傳給 B 地團隊，讓其立刻列印檢視產品原 型、修改、再回傳檔案；共同設計則是指企業使消費者參與產品設計過程，以 為客製化服務，例如 MakieLab 提供消費者自行調整玩具的五官、臉型、衣著與 手勢，再透過 3D 列印製作屬於自己的個性化玩具80。
第二款 製造面
3D 列印受到如此大的矚目，很大原因在於它突破傳統的減法製造方法，即 需要透過分離技術加工，切、削、磨、鑚等多餘材料去除，始能產生成品，反 之 3D 列印採用積層製造方法，透過逐層堆疊方式製造成品，一體成型81，無需 其他工具或組裝，雖然傳統製造方法亦可以實現複雜性，但複雜性與模具成本 存在直接關係82。3D 列印易於製造出更加複雜的產品，具有製造靈活性
(manufacturing flexibility)的特徵。而在材料使用更加多元下，3D 列印還可以將 廢物或副產物轉化為產物，創造出新價值，像是 Bewell 推出的訂製木製手錶，
是將木材加工品剩下的廢物木材粉末混合 PLA 塑膠材料 3D 列印而成83。 由於 3D 列印設備的固定成本相對較低，主要經濟利益在於訂製小量產品而 非大量製造，因此沒有以往需要選擇低工資國家生產的限制，反而能夠接近產 品消費地，甚至採取本地生產84，3D 有利於製造位置選擇的靈活度。
GEREPORTS (Apr.14, 2015),
http://www.gereports.com/post/116402870270/the-faa-cleared-the-first-3d-printed-part-to-fly/(last visited Jul. 6, 2016).
80 MAKIELAB, https://mymakie.com (last visited Jun. 27, 2016).
81 雖然 3D 列印具備一體成型，減去後續組裝的工作，惟利用特定 3D 列印技術製造後，仍有後
續處理工作需要進行，例如去除支撐結構、清洗、打磨、照射紫外光固化等。
82 Gao Wei, et al, supra note 36, at 67.
83 Simon Ford, supra note 39, at 1578-1579.
84 Weller, Christian, Robin Kleer & Frank T. Piller, Economic implications of 3D printing: Market structure models in light of additive manufacturing revisited, 164 INTERNATIONAL JOURNAL OF PRODUCTION ECONOMICS 43, 45 (2015).
除此之外，3D 列印在製造面上的優勢在於大幅減少生產成本，包括因分離 剔除產生的額外材料成本、剩餘廢料處理成本、模具與其他工具成本、與組裝 成本（機械、人力、與運輸成本）等，根據統計到 2025 年利用 3D 列印而節省 的產品生產成本高達 113 億 3,700 億美元85，同時亦得提升生產效率，縮短商品 化週期。
第三款 銷售面
從前述設計面可知，3D 列印可以依循消費者需求進行產品個性化、客製化，
增加產品價值，吸引消費者支付更高對價，例如 Align Technology 推出 Invisalign 定製欲矯正齒顎的病患，醫生可以 iTero 口內掃描儀建立 CAD 檔案再交由牙科 服務提供商客製化一系列矯正用品86。
其次，相對傳統模具或切割製造方式，3D 列印能夠少量快速客製化產品，
即時生產模式使企業倉儲與管理成本降低，包括尚未出售的商品與過時商品，
同時公司可以選擇在客戶下單付款後快速製造產品，亦能提高收入流。由於製 造位置選擇靈活度的優勢，亦減少交付最終產品的運輸成本。
第四款 維修面
傳統當產品損壞時，消費者會送回維修更換零件，因而產生備用零件的庫 存成本，但這些零件的未來需求又存在很大的不確定性87，快速製造的優勢亦可 以適用在維修零件的製造上，解決前述問題，在利用 3D 列印製造備用零件時進 行維修時，亦可以減少廢料的產生88。
隨著消費型 3D 列印機售價降低、逐漸普及情況下，製造非企業專利，消費 者亦可自行製造，導致製造分散化現象，更將影響產品零件供應與維修服務的 模式，日本 K’S DESIGN LAB 的原雄司鼓勵將零件 3DCAD 檔案公開方式，使 消費者免費下載、自行 3D 列印，如此一來可降低企業的倉儲成本、管理成本，
更無需因開模製造數量不多的零件而增加製造成本，提高產品售價89。Kazzata90 就是一個各式零件的 3D 列印 CAD 檔案資料庫，解決維修商品過時、昂貴、或
85 Simon Ford, supra note 39, at 1575.
86 ALIGN TECHNOLOGY, http://www.aligntech.com/solutions/itero (last visited Jun. 27, 2016).
87 Simon Ford, supra note 39, at 1579-1580.
88 Id. at 1584.
89 Nikkei Trendy 著，凪 Nagi 譯，同註 62，頁 99。
90 KAZZATA, http://kazzata.com/ (last visited Jun. 27, 2016).
距離太遠等問題，消費者可以自行下載製造或由距離消費者最近 Kazzata 合作的 維修時間與減少零件廢料產生，西門子發電服務(Siemens Power Generation Services)因為 3D 列印技術將維修速度加快十倍95。
91 Michael Molitch-Hou, Kazzata: The First Marketplace for printed Spared Part, 3D Printing Industry (May 21, 2014),
https://3dprintingindustry.com/news/kazzata-first-marketplace-3d-printed-spare-parts-27567/ (last visited Jun. 27, 2016).
92 Gao Wei, et al, supra note 36, at 80.
93 Simon Ford, supra note 39, at 1577-1578; Tooling: Salcomp - Additive Manufacturing Permits Optimized Cooling for Maximum Production Efficiency, EOS,
https://www.eos.info/press/customer_case_studies/salcomp (last visited Jun. 27, 2016).
94 根據研究利用 3D 列印技術製造到 2025 年可以節省 113-370 億美元。Malte Gebler, Anton JM Schoot Uiterkamp, and Cindy Visser, A global sustainability perspective on 3D printing
technologies, 74 ENERGY POLICY 158, 162-163 (2014).
95 Simon Ford, supra note 39, at 1579-1580.
96 Chris Anderson 著，連育德譯，同註 13，頁 4。
降低時，任何冷門產品（亦稱為利基產品）皆有需求，不再會有單一產品獨霸
97 Chris Anderson 著，連育德譯，同註 13，頁 96-97、100-104、112-115。
8、 提升資源 效率
（圖表來源：本研究自行製作）
第二項 3D 列印的應用
3D 列印技術應用學者認為實際上是一種多層次的採用過程，是隨著技術 本身（尤其其使用的材料）與使用成本而有所變化98，主要的階段一般可以分為 產品生命週期前端的快速成型(RP)、快速模具(RT)，以及生產最終產品的快速製 造(RM）、家庭製造(Home Fabrication)。而學者認為在快速製造(RM)與家庭製 造(Home Fabrication)會出現一個過渡階段，在當地提供 3D 列印的地方製造，即 本地製造(Local Manufacturing)99。
3D 列印最早應用是快速原型(RP)，起於 1990 年代初，即在 3D 列印出現 之後沒多久，由於當時 3D 列印製造的質量不高，品質較為粗糙，再加上只能使 用塑膠材料100，是以主要用於快速建構產品的塑膠模型。在技術持續進步、3D 列印機成本下降、以及出現使用金屬材料的 3D 列印機101之下，1990 年代後期 開始用於生產製造業傳統製造中的模具與工具，稱之為快速模具(RT)。到了 2000 年代後期， 3D 列印速度與品質達到一定水平、3D 列印機成本持續降低、以及 許多在線 3D 列印平台興起，提供 3D 列印服務102開始快速製造(RM)階段，生產 最終產品或相關零件。而後，隨著開放原始碼(open source)與開放設計(open design)文化的影響、自造者運動興起與相關社群及平台的建立103、以及消費級 3D 列印機售價下降104，消費市場使用 3D 列印趨勢逐漸增加時，開始揭開了家 庭製造的階段。然而自前述可知，實際上家庭製造尚在萌芽階段，3D 列印技術 目前仍以快速製造與本地製造為為主要應用。學者 Thierry Rayna & Ludmila Striukova 整理在不同應用階段時，會影響不同的製造階段，見表 4。
另外，亦有學者 3D 列印未來市場可分為四種類型，包括小量生產(small
98 Thierry Rayna & Ludmila Striukova, From rapid prototyping to home fabrication: How 3D printing is changing business model innovation, 102TECHNOLOGICAL FORECASTING AND SOCIAL CHANGE 214, 216 (2016).
99 Id. at 217.
100 Id. at 216.
101 Gao Wei, et al, supra note 36, at 80.
102 Thierry Rayna & Ludmila Striukova, supra note 98, at 216.
103 有關自造者運動與相關社群及平台的建立，可以參照張倚瑄，同註 12，頁 20-25。
104 參照第二章第一節貳、歷史背景。
production output)、高複雜性產品(high product complexity)、客製化製造(prodruct customization)、產品生產距離較遠(Spatially remote demand for products)105，可知 3D 列印透過其技術優勢，將會帶來高行業滲透性、高產品差異性、高協作性、
以及縮短價值鏈之影響，企業之商業模式開始變得更加多元，同時新興企業可 以更容易自己製造，甚至與既存之企業競爭，將可能帶來對企業產生影響，並 且不久後的將來，甚至是幾年後，對現有產業結構帶來破壞106。因此，本文認 為 3D 列印技術仍是有極高的期待可能性與發展潛力，值得好好鎖定並加以研
以及縮短價值鏈之影響，企業之商業模式開始變得更加多元，同時新興企業可 以更容易自己製造，甚至與既存之企業競爭，將可能帶來對企業產生影響，並 且不久後的將來，甚至是幾年後，對現有產業結構帶來破壞106。因此，本文認 為 3D 列印技術仍是有極高的期待可能性與發展潛力，值得好好鎖定並加以研