第二章 3D 列印介紹
第一節 3D 列印與製造
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第二章 3D 列印介紹
3D 列印技術是數位製造的一環，它在工業上的應用早已存在，但當時機器 的機身較為龐大，其運用層面著重在快速成型設計及研究等。近期內提出自造者 (maker)之概念，係相異於傳統工業製造之意義。3D 印表機係自造活動不可或缺 之設備，本章首先說明3D 列印與製造之關係，接著介紹其技術內容、推動之現 況、開放文化之影響及相關社群與商業模式，最後探討此技術之影響與未來展 望。
第一節 3D 列印與製造
3D 列印技術是數位製造的一環，它在工業上的應用早已存在，但當時機器 的機身較為龐大，其運用層面著重在快速成型設計及研究等。傳統製造業由工廠 大量生產，雖然有規模經濟之成本優勢，但往往是遵循80/20 法則，以迎合大眾 需求為取向，而忽略個別消費者或小眾市場之需求。再者，以量為目標的生產模 式，使原料到成品之供應鏈產生高度分工的現象，進而導致終端價格與原料成本 之價格差距甚大。
隨著網路時代的來臨，2004 年克里斯安德森提出長尾效應理論，其所帶動 的市場又被稱為利基市場（Niche），所謂利基有彌補缺口、見縫插針的意義。參 照一名歐洲設計師對生產模式之見解，他認為大量製造就像是一棵棵的大樹，供 應主流市場的需求，而小眾市場（如：個人化需求）則是大樹間的縫隙，若要填 滿這些縫隙，則需找到利基市場。利基市場則可透過最佳解決之道便是「自造」，
若依字面解釋係指「自己製造」，但若更為精確的闡述，本文藉以《自造者時代》
對「自造者」（Maker）一詞之解釋，作者認為其定義很廣，從手工藝到科技電 子，只要懂得用新作為創造出解決或改善人類生活的產品，人人都能是自造者。
壹、製造業之定義
自上述可知自造與一般所稱製造業之意義並不同，國際、地域性及各國均對 製造業提出定義，雖然3D 與平面列印依字面意義均係一種執行列印工作之過程，
但兩者應用之技術及流程並不相同。本文先整理國際、我國及北美產業分類標準 對製造業之定義，其中若對製造中之列印相關產業之意義進一步說明者，亦一併 列出，再與自造之意義相較。
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（Publishing, printing and reproduction of recorded media），該標準進一步解釋列印 及其相關服務的產業內容：「列印活動包括印刷報紙、書籍、卡片等其他材料，
6 United Nations Statistics Division, International Standard Industrial Classification of All Economics Activities (Rev.3.1), http://unstats.un.org/unsd/cr/registry/regcs.asp?Cl=17&Lg=1&Co=D, last visited March 17, 2014.
7 原文：Remark: The boundaries of manufacturing and the other sectors of the classification system can be somewhat blurry. As a general rule, the units in the manufacturing sector are engaged in the transformation of materials into new products. Their output is a new product. However, the definition of what constitutes a new product can be somewhat subjective. As clarification, the following activities are considered manufacturing in ISIC: Printing and related activities.
8 原文：The printing activities print products, such as newspapers, books, periodicals, business forms, greeting cards, and other materials, and perform support activities, such as bookbinding, plate-making services, and data imaging. The support activities included here are an integral part of the printing industry, and a product (a printing plate, a bound book, or a computer disk or file) that is an integral part of the printing industry is almost always provided by these operations.
Processes used in printing include a variety of methods for transferring an image from a plate, screen, or computer file to some medium, such as paper, plastics, metal, textile articles, or wood. The most prominent of these methods entails the transfer of the image from a plate or screen to the medium (lithographic, gravure, screen, and flexographic printing). A rapidly growing new technology uses a computer file to directly ''drive'' the printing mechanism to create the image and new electrostatic and other types of equipment (digital or non-impact printing).
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論其使用動力機械或人力，在工廠內或在家中作業，均歸入製造業。產品之大修、改型、
改造作業、產業機械及設備之維修及安裝、組件之組裝視同製造業。機械設備之專用零 組件與其所屬之機械設備主體之製造歸入同一類別9。」其中第16 類，亦有與國際標準 相類的印刷及資料儲存媒體複製業，但並未進一步說明該類製造業之運作內容。
三、北美產業分類系統
美國早期使用的產業標準分類（SIC），是為了確認商業活動中產業的主要業 務類型及內容，之後與加拿大、墨西哥聯合發展的北美產業分類系統（NAICS）
取代之。目前製造業前兩碼為31-33，依據製造過程中材料投入、生產工具、人 力技能的不同，再產生子分類項目。
本系統對於製造業之定義為：「透過機器、物理或化學方法將原料、元件、
物質轉換成產品，以工廠、磨坊等以動力驅動機械之製造者為常見，然倘若是以 手工或是家庭工廠的形式生產並販售，如：烘焙坊、糖果店、服裝裁縫等亦屬於 製造業。」並且進一步解釋，製造業所生產之產品，某種程度上是可以直接利用 甚至具有市場性，但也可能只是準備投入下一段製造過程之零組件10。
四、小結－製造與自造
3D 印表機是數位個人製造的重要工具之一，字面意義而言其所執行者為「列 印」工作，但其成品卻不同於傳統分類中的印刷業－以紙為載體，墨水為材料。
反之，隨著各式材料的開發、技術的發展，再加上客製化的理念，未來3D 列印 之成品，將打破過去製造業子分類的藩籬，使各產業都能藉此技術找到新的可能 性。自造者使用的生產工具係利用數位製造機具製作物品，不再受限於工業生產，
反而可以提供個人製造之所需，此時「數位個人製造」之概念便與自造者運動相 互呼應。
貳、數位個人製造
9 行政院主計處，中華民國行業標準分類（第九次修訂），
http://www.dgbas.gov.tw/public/Attachment/342210594471.pdf （最後瀏覽日期：2014/3/17）
10 U.S. Census Bureau, North American Industry Classification System, 2012 NAICS Definition, available at:
https://www.census.gov/cgi-bin/sssd/naics/naicsrch?code=31&search=2012%20NAICS%20Search, last visited March 20, 2014.
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相較傳統生產製造是利用機械的動力使製造工具運轉，當今談論的數位製造
（digital fabrication）是指軟體與硬體的結合，將無形的位元與有形的原子整合。
麻省理工大學媒體實驗室中的位元與原子實驗中心（MIT’s Center for Bits and Atom，簡稱 CBA），有一群研究人員對於物理及電腦科學之間存在明顯界線的 說法並不認同，反而認為「位元」及「原子」是雙向可互相轉換的關係11。該中 心教授葛申菲爾德（Neil Gershenfeld）正是倡導個人化製造之先驅，在 1998 年 開設「如何製作任何東西」（”how to make anything”）的課程，更創立數位製造 工廠（digital fabrication laboratory）推廣此概念，以下簡稱為 Fab Lab12。他強調：
「數位製造的極端應用是個人化製造，不是讓你製造出可以在商店可購得的東西，
而是製作一個獨一無二、無法在市場買到的東西13。」其2005 年出版的著作《Fab：
The Coming Revolution on Your Desktop》14，詮釋他長期以來的研究，過去的電 腦革命與網路的蓬勃發展，在物理世界將有另一場桌上革命即將展開－從個人電 腦到個人製造。
另一位在日本推動自造者運動不遺餘力的田中浩也先生，同時也是《FabLife》
一書的作者，他認為數位製造是指：「利用工具機及加工法，就有可能讓電腦裡 的數位資料與紙張、木頭、金屬等材料，產生直接或間接的連結，而在透過電腦 搭起素材與加工方式之間的關係，及探索兩者間的加乘效果之際，同時製造『資 料』與『物品』的手法也就油然而生。讓抽象的資料與具體的材料這兩種看似極 端的東西產生連結，並在兩者之間建立雙向交流的關係，從此生產手法的涵義所 衍生的技術稱為『數位個人製造』15。」
參、適切生產與客製化
若以生產觀點，數位製造與手工生產存在無數差異，亦與講究效率的工廠所 採用的大量生產不同，如：無需「最低生產批量」的概念。數位製造是一種在適
11 影片：Neil Gershenfeld X TED, Unleash your Creativity in a FabLab, available at http://www.ted.com/talks/neil_gershenfeld_on_fab_labs, last visited Feb. 26, 2014
12 Fab Lab 的發展將在本章第四節再詳細介紹
13 Neil Gershenfeld, How to Make Almost Anything, Foreign Affairs, (Nov./Dec. 2012), available at:
http://www.foreignaffairs.com/articles/138154/neil-gershenfeld/how-to-make-almost-anything, last visited June 18, 2014.
14 Neil A. Gershenfeld. FAB:THE COMING REVOLUTION ON YOUR DESKTOP—FROM PERSONAL
COMPUTERS TO PERSONAL FABRICATION. (Basic Books 2005)
15 田中浩也，FabLife－衍生自數位製造的「製造技術的未來」，頁 13，2013 年 10 月初版。
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18 與大量生產應用有關的，可參酌知名印表機商 Stratasys 對於直接數位製造（Direct Digital Manufacturing，下簡稱 DDM）的定義，係指有製造以下其一功能產品的過程：製造可銷售給終
端使用者的產品、生產製造終端產品者所需的物件或創造產品模型、鑄件的工具。在此提及DDM
係因為這種製造模式有能力達到1987 年 Stan Davis 所提出的「大規模客製化(mass customization)」，
其主要目的是滿足顧客多變的需求，期待能提高顧客的忠誠度。依照需求設計再為生產，典型的 例子如戴爾電腦利用網路允許顧客大量訂做電腦。要辨識出大規模客製化與自造者運動中的客製
化理念是否相同，須觀察與3D 列印技術相關之商業模式，若係多鎖定在需求分散的利基市場，
反而以小量生產為主且重質更勝於重量，且有了點子自行或交付生產服務業者製造，亦無需高度 配合企業生產時間，此種類型確實與過去大規模客製化相去甚遠。雖然不可否認未來自造者的客 製化能發展為大規模製造，便與大規模客製化之概念相互呼應。(See Scott Crump, Direct Digital Manufacturing Part One: What is Direct Digital Manufacturing?, available at
http://www.stratasys.com/~/media/Main/Secure/White%20Papers/Rebranded/SSYS_WP_direct_digital _manufacturing_part_one_what_is.pdf; Christopher Barnatt, 3D Printing－The Next Industrial Revolution (2013). Available at: http://explainingthefuture.com/3dp_chapter1.pdf)
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實體物，相對於傳統的減法製造，3D 列印是加法製造的代表。數位製造過程中，
減法製造是加法製造在列印後具有商業價值之重要因素，例如：3D 列印後之成 品仍須仰賴CNC 工具機才能達成一定之精細程度。兩者間相輔相成，各有其重 要性，以下依據數位製造之成型原理所使用工具之分類，本文整理如下：
圖1 數位製造體系圖（田中浩也，FabLife－衍生自數位製造的「製造技術的未 來」，頁91，2013 年 10 月初版）
本文除本章以數位製造較廣義的觀點談論對各層面之影響，基於本研究之議 題，下一章節將以加法製造代表的3D 列印為核心，進一步探討智慧財產權及其 他法律議題。