第二章 創客之 3D 列印行為
第一節 3D 列印科技之簡介
第二章 創客之 3D 列印行為
由於 3D 列印屬於新興科技，故於探討任何可能因其產生的法律上議題前，
理應先行了解此一令創客們(makers)瘋狂的創新科技。
第一節 3D 列印科技之簡介
於本節中，本文將概略簡介 3D 列印之概念以及成型方式，接著介紹 3D 列 印的製造過程以利於後面章節之討論。
第一項 何謂 3D 列印
3D 列印是數位化技術、新材料技術、光學技術等多項專業發展的產物。「3D 列印」技術之起源係工業設計中的原型製造。傳統的加工模式為材料去除的減法 製造模式，惟此種製造模式效率極低，為了將一個設計作品的原型製造出來，其 加工過程需要一天至數天的時間，無法滿足現今工業設計的需要20。快速成型技 術(Rapid Prototyping，RP)因此隨之而生，透過 3D 電腦輔助繪圖(computer aided design，CAD)程式的操作，將設計作品以 3D 模型方式呈現，並透過工業用的快 速成型機，使用積層製造技術（additive manufacturing，AM），即使用例如液體、
粉末、絲、片、板、塊等材料，以逐層累加原理製造實體物品，此一過程便是現 在俗稱的「3D 列印」21。
其工作原理可以分為兩個部分：首先為資料處理：將 3D CAD 或 3D CG 檔 案使用專用的「切片軟體」將其進行分析切層，轉換成一層層堆疊組成的數位資 訊，完成將 3D 資料分解為 2D 資料的過程；其二是製作過程：利用這些分層的 2D 資料，依使用的 3D 列印機種類而以特定製造方式製作出這些 2D 資料的薄片，
並按順序重覆堆疊，組成 3D 實體，實現從 2D 薄層到 3D 實體的製造過程。採 用此一原理進行產品製造，將使人們想像力將有更多變化，而創造各種各樣的成 型方法22。
第二項 3D 列印的成型方式
一、 熔融沉積法(Fused Deposition Modeling，FDM)
20 參閱陳士凱、程晨、杜洋、王正等，3D 列印大未來，頁 6，初版，2014 年。
21 參閱蘇英嘉，3D 列印決勝未來，頁 3-4，初版，2014 年。
22 參閱蘇英嘉，3D 列印決勝未來，同前註 21，頁 5。
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此種方式是利用高溫加熱的噴頭使捲在線軸上的絲狀熱熔性材料在通過時 融化，使其呈現半流體的狀態，同時在電腦控制下，噴頭將半流體狀態之材料堆 積在成型台上，於空氣中冷卻凝固成輪廓的薄層，依此方式ㄧ層層的堆積黏結無 數的薄層後成型。使用此種成型方式的 3D 列印機具有操作方便與價格低廉的優 點，且其使用的材料為容易處理、安全性高的 ABS23或 PLA24樹脂，是現在市面 上最常見的 3D 列印機類型，其較高階的機種可藉由多個噴頭，配合多種列印材 料(不同顏色或材質)，列印出彩色的物品25。惟其成品較粗糙，積層造成的線狀 紋路也會比較明顯，不適合製作需要較為精密，對於規格尺寸要求較高的零件與 物品26。
二、 立體噴印
23 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)是ㄧ種強度高、韌性好、易於加工的熱塑型高分子材料，
詳參 https://zh.wikipedia.org/wiki/ABS%E6%A0%91%E8%84%82 (最後流覽日: 2016 年 7 月 7 日)。
24 PLA 是一種熱塑性脂肪族聚酯。生產聚乳酸所需的乳酸和丙交酯可以通過可再生資源發酵、
脫水、純化後得到，所得的聚乳酸一般具有良好的機械和加工性能，而聚乳酸產品廢棄後又可以 通過各種方式快速降解，因此聚乳酸被認為是一種具備良好的使用性能的綠色塑料，詳參 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%81%9A%E4%B9%B3%E9%85%B8 (最後流覽日: 2016 年 7 月 7 日)。
25 參閱開源科技有限公司，3D 列印機—初學入門指南，頁 32-33，2015 年，
http://www.opentech.tw/pages/downloads/ (最後流覽日: 2016 年 7 月 7 日)；水野操，同前註 19，頁 41-43。
26 參閱水野操，同前註 19，頁 41-43。
熔融沉積法示意圖
圖片摘錄自網站 https://en.wikipedia.org/wiki/Fused_deposition_modeling
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此種方式是利用噴頭噴出液狀的光硬化樹脂於作業臺上，並照射紫外線等特 定波長的光，使其硬化後形成薄片，再堆疊這些薄片後成型。此種成型方式的積 層層距比前述的 FDM 更薄，表面質感更光滑，適於製作更為細緻之產品。但由 於其耗材的使用乃光硬化性樹脂，此種樹脂在硬化後形成的成品之強度及硬度不 佳，較不適合需要長時間保存的物品，且此種 3D 列印機目前僅有高價的工業用 版本，個人用之版本目前市面上難以尋得27。
三、光成型
此種方式是將存有光硬化樹脂的槽，以雷射光線等照射，槽中照到光的部分 將會硬化，其他部分則仍維持液態，進而成型一層薄片。一層成型結束後，成型 台下降，繼續在前ㄧ層已經固化的樹脂表面再覆蓋上ㄧ層新的液態樹脂，並重覆
27 參閱水野操，同前註 19，頁 43-44。
光成型法示意圖
圖片摘錄自網站 http://www.mongcz.com/archives/1049 立體噴印法示意圖
圖片取自網站
http://lazybone1960.pixnet.net/blog/post/66367276-%E5%99%B4%E5%A2%A8%E 6%B3%95%EF%BC%88inkjet%EF%BC%89
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上述步驟成型(也有以浸泡方式拉起成型台，如同倒吊一般成型)，新固化的的樹 脂層將牢固的與上ㄧ層黏合28。此種成品其精密度較高、成品表面也較其他種類 所製造的成品平滑，但此種 3D 列印機價格較高昂，且原料的異體聚合物有毒，
故不適合個人使用29。 四、 粉末燒結
此種方式是以雷射光燒結尼龍樹脂等材料粉末的製造方法，其先於工作檯上 鋪上ㄧ層材料粉末，接著使用雷射光束將粉末燒結成型，燒結完ㄧ層後，鋪粉滾 輪將新的ㄧ層材料粉末鋪平於工作台，繼續重覆前述步驟後成型30。有些此種的 3D 列印機則可利用金屬粉末、蠟或陶瓷粉末製作。以尼龍樹脂粉末材料者，可 完成非常具柔軟性的零件，可用來製造例如手機保護殼等需要大幅度彎曲、嵌合 的物品。利用此種成型方式的成品，在剛輸出未經處理時，會具有粉末狀質感。
大型 3D 列印輸出服務經常使用這種方式，輸出費用大多可以壓得較低31。 五、 以樹脂固定石膏粉末
28 參閱水野操，同前註 19，頁 46-48；開源科技有限公司，同前註 25，頁 33。
29 參閱水野操，同前註 19，頁 46-48。
30 參閱開源科技有限公司，同前註 25，頁 37。
31 參閱水野操，同前註 19，頁 49。
雷射
掃描機
滾輪
粉末
活塞隨著每層的 完成上升
活塞隨著每層的 完成而上升
成品
粉末燒結法示意圖
圖片改編自網站 http://www.arptech.com.au/slshelp.htm
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此種成型方式非常相似於一般彩色噴墨印表機，其以樹脂等黏著劑來固定石 膏等便宜粉末，使其ㄧ層ㄧ層的噴印堆疊起來32。此種成型方式，具有材料成本 便宜、成型速度快的優點，最特別的是，其乃唯一可以彩色輸出的 3D 列印方式。
但其成品也是材質最為脆弱的一種33。 第三項 3D 列印的製造流程
一、 3D 模型檔案的取得
在使用 3D 列印時，必須要先取得 3D 模型檔案。3D 模型檔案就是相當於使 用 2D 列印時必須先在電腦內準備好的 Word、PowerPoint 或 JPEG 檔案等原始的 數據資料，3D 模型檔案的取得方式主要有三種。以下將分開介紹:
(一) 自己動手設計
32 參閱開源科技有限公司，同前註 25，頁 35。
33 參閱水野操，同前註 19，頁 49。
以樹脂固定石膏粉末法示意圖
圖片取自網站 http://www.mongcz.com/archives/1049
3D模型檔案 的取得
• 自己設計
• 3D掃描
• 網路下載
3D列印用檔 案的準備
• STL
• OBJ
輸出
• 輸出設定
• 將3D模型 檔案分析 切層
• 輸出
• 後處理
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此種方式所得的 3D 模型檔案主要是指使用常見於工業產品設計的 3D CAD(3D Computer Aided Design)，或是製作動畫及圖片時使用的 3D CG(3D Computer Graphics)等繪圖軟體製作所獲得之檔案，兩者都能表現 3D 的形狀34。 3D 繪圖軟體的應用使其使用者得將心中所想具現化，無論是某一既存物品或是 其憑空想像之物。製作此種 3D 模型檔案需要較多的人為操作，且就算是製作某 一既存物品的 3D 模型檔案，完成之檔案中的 3D 模型亦難與原物一模一樣，且 完成後使用者更得在這些 3D 繪圖軟體中自由修改之，依此種方式製作之 3D 模 型檔案之原創性有無，將產生爭議。以下將簡單介紹此二種 3D 繪圖軟體:
1. 3D CG 軟體
此種軟體設計而成的 3D 模型檔案以多邊形物件的三角形或四角形的切面表 現。該軟體的用途原本和製造無關，本是製成圖片或動畫等影像作品，因此與其 追求形狀的正確性，還不如使用容易表現形狀的多邊形物件。此種軟體常適用在 製作難以精確表現出尺寸的人物或公仔等生動、柔和形狀的 3D 模型檔案35。 2. 3D CAD 軟體
以此種軟體設計而成的 3D 模型檔案，是以數學公式來表現形狀，較能精確 表面出尺寸，蓋 3D CAD 軟體是為了使完成的 3D 模型檔案能於設計結束後，直 接進入製造程序。也因此使用 3D CAD 軟體製作的檔案較適合用在工業產品或設 計業務上36。由於此種軟體的使用在實務上較為常見，故本文於討論 3D 模型檔 案時將以使用此種軟體設計而成之物品為主。
(二) 利用 3D 掃描器掃描物體
雖然任何人都得在自家的電腦上，使用 3D 繪圖軟體製作 3D 模型檔案，但 其實此仍是需要一定技術的。除此之外，比起自己從頭設計，一般人通常更需要 的，反而是希望直接取得既有的作品或是對既有作品做出改良。故除了前述方式 外，3D 列印技術的使用者亦可利用其他更簡易製作 3D 模型檔案的方式，包括 下載已製作完成的 3D 模型檔案以及利用 3D 掃描器掃描實體物體以取得數位化 的 3D 模型檔案37。其中 3D 掃描技術，係用以製作與被掃描之某一既存物品的 外觀完全一致之 3D 模型檔案。依此技術製作 3D 模型檔案時，比起使用者利用 3D 繪圖軟體製作時，人為之參與操作程度相對較低，而不同機種之 3D 掃描機 所需之人為操作程度亦有所不同。依此製作之 3D 模型檔案是否屬於非著作權法
34 參閱水野操，同前註 19，頁 51-52。
35 參閱水野操，同前註 19，頁 73-74.
36 參閱水野操，同前註 19，頁 73-74.
37 參閱平本知樹、神田沙織著，許郁文譯，3D Printing Handbook—使用並認識用於自我表現的 新工具，頁 40，初版，2015 年。
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保護之自動化產品?利用 3D 掃描技術將平面著作與立體著作為互相轉換之行為，
其完成品是否具足夠之原創性以獲得著作權保護?是否可主張合理使用?以上問 題都需進一步探討。目前已存在之 3D 掃描機大致有以下種類38，:
1. 接觸式 3D 掃描
此種 3D 掃描機配備機械手臂，其運作方式乃利用機械手臂上各種角度的探 針，觸碰物品表面的方式，以取得被掃描物品的外型，此種 3D 掃描機大多用於
此種 3D 掃描機配備機械手臂，其運作方式乃利用機械手臂上各種角度的探 針，觸碰物品表面的方式，以取得被掃描物品的外型，此種 3D 掃描機大多用於