3D列印之發展及相關智慧財產權問題研究 - 政大學術集成

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(1)3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究 Intellectual Property Issues in 3D Printing Development. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 指導教授：李治安博士研究生：張倚瑄撰中華民國 103 年 6 月. .

(2) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 摘要 . 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究中文摘要 3D 列印技術讓使用者數位化並複製實體物品，而成為帶來重要性突破的技術。本文不僅介紹 3D 列印之技術，更探討與其科技發展相關的法律議題，尤其強調智慧財產權之層面。第二章主要是對 3D 列印整體做介紹，近日有越來越多自造者組成社群，使用數位製造機具設法解決各種問題，並利用開放軟、硬體的資源持續的創新提出新的想法。此外，市場上也如雨後春筍般的出現新的商業模式，本文最後提出. 政治大. 3D 列印發展中之展望，包括產業、教育等層面及可能面臨的經濟、社會、環境. 立. 等衝擊。. ‧ 國. 學. 第三章探討與 3D 列印相關潛在的法律問題，並著重於著作權及專利權之議題。立於先驅者的觀點，討論列印立體設計圖及成品是否受到著作權及專利之保. ‧. 護，並觀察現存的 3D 列印檔案分享平台，發現其多採用創用 CC 授權模式，以確保授權人得獲取應有之回饋。本章最後提出未來可能發生的侵權議題。. y. Nat. sit. 第四章為結論部分，為兼顧智慧財產權人之權利保護及公眾利益，本研究提. n. al. er. io. 供建議，以尋求智慧財產權之法律制度與 3D 列印社群之間的平衡。. Ch. engchi. i n U. v. 關鍵字：3D 列印、個人數位製造、自造者社群、開放軟體、開放硬體、創用 CC. .

(3) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 摘要 . Intellectual Property Issues in 3D Printing Development Abstract Three-dimensional printing (3D printing) is now described as the next potentially disruptive technology because it allows users to digitize and replicate objects. This article describes not only how 3D printing works but also what legal issues, especially intellectual property, may involve in the development of the technology. In chapter 2, the article makes brief introduction to 3D printing technology.. 政治大. Nowadays, more and more communities formed by makers who are interested in. 立. solving problems by using digital fabrications tools have come up with new ideas and. ‧ 國. 學. set forth to the development of 3D printing. Also, numbers of companies in the marketplace are now commercializing 3D printing technology as their new business. ‧. models. Lastly, the article analyzes the pros and cons of the development of 3D printing from economic, industrial, social, environmental, educational, and legal. sit. y. Nat. aspects.. al. er. io. In chapter 3, the article introduces and analyzes legal issues in 3D printing from. v i n C h law protects theU3D blueprints and objects. explains whether copyright and patent engchi n. copyright and patent perspectives. From the perspective of pioneer, the article. Then, the article finds that the existing online file-sharing platforms mostly use the Creative Common licenses to ensure licensors getting the credit for their works. Finally, the article raises some infringement issues that may occur in the future. In chapter 4, in order to protect both owner of intellectual property right and public interests, this research provides certain suggestion and tries to keep the balance between intellectual property law and 3D printing community.. Key word: 3D printing, personal digital fabrication, maker, open source software, open source hardware, Creative Commons .

(4) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 目錄 . 目錄第一章緒論 ........................................................................................... 1 第一節研究動機與目的 ................................................................................... 1 第二節研究方法 ................................................................................................. 2 第三節論文架構 ................................................................................................. 3. 第二章 3D 列印介紹 ............................................................................. 4 第一節 3D 列印與製造 ...................................................................................... 4 壹、製造業之定義.......................................................................................... 4. 政治大. 貳、數位個人製造.......................................................................................... 6. 立. 參、適切生產與客製化.................................................................................. 7. ‧ 國. 學. 肆、本文論述範圍.......................................................................................... 8 第二節 3D 列印的技術內容 .............................................................................. 9. ‧. 壹、3D 列印興起背景.................................................................................. 10 貳、列印流程................................................................................................ 10. y. Nat. sit. 參、列印流程中所涉之技術........................................................................ 11. al. er. io. 肆、3D 列印技術之現況與發展.................................................................. 15. v ............................. 20 i n Ch 壹、自造者力量－社群與分享平台............................................................ 20 engchi U n. 第三節自造社群平台與 3D 列印相關之商業模式. 貳、3D 列印的商業模式.............................................................................. 28 參、小結........................................................................................................ 31 第四節 3D 列印之影響與展望 ........................................................................ 32 壹、3D 列印帶來的影響.............................................................................. 32 貳、展望........................................................................................................ 34 第五節小結 ........................................................................................................ 36. 第三章 3D 列印潛在的法律議題 ..................................................... 38 第一節智慧財產權爭議之發展 .................................................................... 39 壹、3D 印表機商涉訟.................................................................................. 39 .

(5) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 目錄 . 貳、自造與電影、遊戲相關的公仔及道具................................................ 40 參、3D 列印的智慧財產權爭議將反增不減.............................................. 40 第二節著作權之爭議 ...................................................................................... 41 壹、3D 列印設計圖與立體成品受著作權保護之類型及要件.................. 41 貳、列印成品在著作權法上之地位............................................................ 45 參、與 3D 設計檔案相關之著作議題......................................................... 49 肆、相關侵權問題探討................................................................................ 59 第三節 3DPDF 之開放式授權模式 ............................................................... 72 壹、創用 CC 授權條款之緣起及意義 ........................................................ 73 貳、創用 CC 之共通特性 ............................................................................ 74. 政治大. 參、創用 CC 的四種授權要素及六種核心授權條款 ................................ 74. 立. 肆、開放式授權在 3D 列印相關平台之授權概況..................................... 76. ‧ 國. 學. 伍、小結........................................................................................................ 80 第四節 3D 列印與專利權 ................................................................................ 81. ‧. 壹、印表機本體............................................................................................ 81 貳、3D 列印檔案、成品與專利權.............................................................. 84. y. Nat. sit. 參、3D 列印零件與「修理與重建原則」之適用關係.............................. 89. al. er. io. 肆、小結........................................................................................................ 92. v i n Ch 壹、商標之侵權責任.................................................................................... 92 engchi U n. 第五節其他法律議題 ...................................................................................... 92. 貳、契約內容之發展－以專利物零件為例................................................ 95 第六節小結 ........................................................................................................ 95. 第四章結論與建議 ............................................................................ 98 第一節結論 ....................................................................................................... 98 第二節建議 ....................................................................................................... 99 壹、法律規範................................................................................................ 101 貳、社群內部潛規則.................................................................................... 101. 參考文獻 .............................................................................................. 103 .

(6) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 目錄 . 圖目錄圖1. 數位製造體系圖................................................................................................. 9. 圖2. 3D 列印流程示意圖......................................................................................... 11. 圖3. FabLab 的 Logo 理念 ....................................................................................... 23. 圖4. 台灣自由開放軟硬體社群列表....................................................................... 26. 圖5. Shapeways 的服務流程.................................................................................... 29. 圖6. Ponoko 的製造系統 ......................................................................................... 30. 圖7. 3D 設計檔案所涉及著作權議題之要素......................................................... 51. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. . Ch. engchi. i n U. v.

(7) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 目錄 . 表目錄表1. 與 3D 列印相關之衍生著作類型.................................................................... 60. 表2. 四種創用 CC 授權要素 ................................................................................... 75. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. . Ch. engchi. i n U. v.

(8) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第一章緒論 . 第一章緒論第一節研究動機與目的 3D 列印是利用積層製造（Additive Layer Manufacturing，ALM，亦簡稱 AM）的技術原理，早於 1980 年代起便開始發展快速成型技術（Rapid Prototyping，RP），其中一門分支－3D 列印技術也並非新的發明。然而，隨著多項關鍵技術的專利權之期限將屆或已到期，且在開放軟、硬體文化結合社群平台的推動下，使得 3D 列印的議題近年備受全球各界關注。回溯第一次工業革命發生在英國，18 世紀因為動力機器的發明，讓生產方式從農業、手工業移轉到機器製造，工廠也隨之湧現。1900 年代由於福特汽車. 政治大. 公司提出裝配線1及大量生產2，從而在美國引發第二次工業革命。當時採用的製. 立. 造系統較為大型且昂貴，這系統持續發展至 1940 年代達到極盛，如：大型自動. ‧ 國. 學. 化材料搬運設備。這樣的生產流程影響了成本、物流、人力等資源的運用，也是現今多數製造業的主要生產方式。. ‧. 《Forbes》雜誌發行人 Rich Karlgaard 認為拜 3D 印表機之賜，製造活動的經濟考量可能徹底改變，從大規模生產再度回到小型工作坊的經濟模式。換言之，. y. Nat. sit. 製造實體物不再資本密集，如今也能看成是藝術品或軟體。美國總統歐巴馬亦於. er. io. 國情咨文中提到，美國將成為下一波製造業革命的基地，3D 列印的發展具有革. al. v i n C Innovation Institute,UNAMII)，持續將積層製造之 (National Additive Manufacturing h engchi n. 命性改變製造型態的潛能3。2012 年由行政機關扶植成立積層製造創新機構. 優點（如：縮短前導時間、減少材料浪費、因應更複雜的零件及商品外型需求等）發揮最大功效4。經濟學人雜誌也連載數期與 3D 列印發展與機會相關的議題，使原有的製造方式走向個人化、數位化，對原有的製造模式產生影響而稱之為「第三次工業革命」的來臨。 . 1. 裝配線（Assembly Line），是一種工業上的生產概念，讓某一生產單位每次僅專注處理某一段工作，有別於一個生產單位從頭到尾貫穿整個生產流程，此種方式的生產是促使二次工業革命大樣生產的關鍵。 2 Ford’s website, The Evolution of Mass Production, http://www.ford.co.uk/experience-ford/Heritage/EvolutionOfMassProduction 3 Doug Gross, Obama’s Speech Highlights Rise of 3D Printing, CNN, Feb.13 2013. Available at: http://edition.cnn.com/2013/02/13/tech/innovation/obama-3d-printing/, last visited March 07, 2014. 4 Advanced Manufacturing National Program Office (AMNPO)－Manufacturing.gov, American Makes: National Additive Manufacturing Innovation Institute, http://www.manufacturing.gov/nnmi_pilot_institute.html, last visited June 6, 2014. . 1 . .

(9) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第一章緒論 . 曾提出「長尾效應」的 Chris Anderson 在 2013 年出版的《自造者時代》一書提及「自造者」一詞5，認為事業可以是小規模而國際化，同時追求工藝及創新，高科技而低成本，當產品能另闢蹊徑，不落入主流經濟的框架，這正是自造者運動的寶貴契機。同年，日本地區的 Fablab 發起人田中浩也出版《FabLife》，帶領讀者領略世界各地 Fablab 的成立、運作狀況，強調一種未來物品的製造模式，探討數位製造技術的未來。2014 年出版的《印出新世界》採訪數名相關的專家、業者及社群等，讓我們更了解 3D 列印廣泛應用於各產業且發展出各種形態的商業模式。從企業角度出發，印表機製造商、零售商等均在 3D 產業中佔重要角色，它們所提供的商品與服務，對市場的影響及與現行法律制度之互動，將隨著商業模. 政治大. 式而改變。若從個人角度出發，3D 列印所衍生的「自己製造」概念，除了得滿. 立. 足個人需求外，透過網路與他人分享更能有豐富收穫，其管道包括在實體空間的. ‧ 國. 學. 聚會、虛擬平台的交流、活動會議的舉辦等。其中一部分開始走向商業化經營模式，提供諮詢服務，或將實現想法之成品商品化再為運用。. ‧. 本文筆者對於 DIY 之成品感到興趣，在結合數位科技後使展演作品之形式更加生動有趣，隨著 3D 列印的興起，相關的商業模式推陳出新，開始了數位自. y. Nat. sit. 造的風潮。筆者選擇從社群開始了解此技術及其應用，得知其對於開放文化的支. er. io. 持及一直以來從中獲得的正面效益。與開放文化相關的自由軟體，一直持續有法. al. v i n Ch 源硬體，我國尚未有論著深入討論其潛在智慧財產權及相關法律爭議。 engchi U n. 律專家之參與，然而，3D 列印結合軟、硬體技術，並加入有別於自由軟體的開. 目前各國法院尚未有 3D 列印成品之侵權之判決，即使現存多篇與 3D 列印. 相關法律議題之外國文獻，但台灣目前尚未有全面介紹與分析 3D 列印與法律爭議的論文。因此，筆者期望透過本研究，使我國大眾對於整體 3D 列印產業及社群之發展更加認識，透過發掘潛在的法律爭議問題提出討論，引發我國產官學各方對因應此科技之制度議題產生興趣，並為進一步之研究，有利於我國法制之發展。. 第二節研究方法 5. 作者 Chris Anderson 為前 Wired 雜誌總編輯，現為小型無人飛行載具（UAV）公司 3D Robotics 的共同創辦人。. . 2 . .

(10) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第一章緒論 . 基於全球對 3D 列印之高度關注，在介紹其技術及發展時，相較於法規無需受到地理區域之限制，本文研究方法包括：蒐集中外學術文獻、科普及新聞資料，並分析國外所發生與 3D 列印相關之案例。同時亦前往拜訪 3D 印表機之使用者，了解其如何自組及運用 3D 印表機，並釐清自身對 3D 列印運作之疑惑。此外，筆者於今年 5 月參與在華山文創園區舉辦之 Maker Faire: Taipei 2014（自造者馬拉松競賽），更深刻地體會 3D 列印如何被運用在這波自造者運動中。本文在探討與 3D 列印相關的智慧財產權議題及其他法律問題時，囿於各國法規制度之相異性，原則上以蒐集台灣及美國相關之文獻、案例及平台作為研究對象。另外，3D 印表機的再次興起與網路發展及開放文化的倡導有密不可分的關係，故有關授權模式之探討係透過查看相關數位檔案傳輸平台及其使用者條款，. 政治大. 再為進一步之分析。由於 3D 列印牽涉的法律議題甚多，本文限於時間和篇幅無. 立. 法逐一探討，故選擇以著作權及專利權為主軸，其他法律議題則待日後更多相關. 第三節論文架構. ‧. ‧ 國. 學. 論文再為深入研究。. 本論文共有四章，第一章為緒論，說明研究動機與目的、方法及架構。第二. y. Nat. sit. 章為 3D 列印現在及未來發展之介紹，首先提出數位製造之概念，並引出在其概. er. io. 念下，3D 列印與其他數位製造機具間之互動關係，接著說明 3D 列印技術之類. al. v i n Ch 英文文獻者加以介紹。第三章進入法律議題，並以智慧財產權為討論重心，主要 engchi U n. 型及應用。此外，與此技術相關的商業模式、社群不勝枚舉，本文謹就常見於中、. 分為著作權及專利權，透過多則實務判決、新聞爭議引出現有或潛在爭議。第四章為結論，總結 3D 列印產業在美國、台灣的發展狀況及相關智慧財產權議題，並就法制層面提出未來應如何因應此產業之發展，尤其關注於智慧財產權爭議之解決。. . 3 . .

(11) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 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. 政治大. 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. 立. 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. ‧ 國. 學. 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. y. Nat. sit. 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. er. io. 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. al. v i n Ch 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」， engchi U n. 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. 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。 . 4 . .

(12) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 一、國際標準由 United Nations Statistics Division 針對經濟活動所做的國際產業分類標準 3.1 版（簡稱 ISIC, Rev.3.1），將製造業屬於 D 類，其中又分為 23 類6。D 類的備註中特別指出：「製造的範圍與其他分類之界線某種程度是模糊的，一般而言，製造是物料變成新產品的轉換過程，其產出須為新產品。然而，定義何謂新產品有時是主觀的，因此為澄清有相類情形特表列於此。7」該文件之備註將「列印及相關活動」列入 ISIC 的製造業範圍。與本文相關之列印，較相近之類別為第22類－出版、列印及錄音媒體之重製（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，. 政治大. 與其相關的裝訂、製版服務、影像處理及其產品，如：印刷版、裝訂書、電腦硬. 立. 碟或檔案，均屬於整體列印產業之一部份。列印的程序將圖版、網版、電腦檔案. ‧ 國. 學. 的影像移轉至介質（如：紙、塑膠、金屬或木頭），方式頗為多樣，而隨著新興科技的發展，更能利用電腦檔案直接驅動列印設備產生影像、靜電以及數位或無. ‧. 版印刷8。」. y. Nat. sit. 二、中華民國行業標準分類. er. io. 行政院主計處之行業標準分類，參照國際產業標準制定，製造業在該系統分. al. v i n Ch 分類中將製造業定義為：「從事以物理或化學方法，將材料或物質轉變成新產品，不 engchi U n. 類表上劃為 C 類，其中又分為 27 個中類（編號 08 至 34 號），再細分為各小類。. 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). . 5 . .

(13) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 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。. 政治大. 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、. 立. 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. ‧ 國. 學. 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。. y. Nat. sit. 四、小結－製造與自造. er. io. 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. al. v i n Ch 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 engchi U n. 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。. 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. . 6 . .

(14) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 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：. 政治大. The Coming Revolution on Your Desktop》14，詮釋他長期以來的研究，過去的電. 立. 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. ‧ 國. 學. 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. y. Nat. sit. 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. al. er. io. 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. v. n. 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. Ch. 衍生的技術稱為『數位個人製造』15。」. engchi. i n U. 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. F AB : T HE C OMING R EVOLUTION ON YOUR D ESKTOP — FROM P ERSONAL C OMPUTERS TO P ERSONAL F ABRICATION . (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。 . 7 . .

(15) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 當時刻生產適量產品的機制，得依照產品需求進行少量、中量等適量生產，而稱之為「適切生產」或「變量生產」16。回顧歷史上，電話與電腦網路等傳播因為經歷數位化而使資訊的傳遞更有效率，相似的歷程在物理世界中正逐步地實現中，「製造」一詞的解釋也出現變化－具有個人化、桌上型化的時代意義。過去 Dell 電腦曾推出客製化電腦，甚至在汽車業也掀起一場論辯，現在常見能客製化的商品多半侷限在生活上的小東西，如：鞋子、首飾、食品等。《自造者時代》一書的作者提到：「在新的製造模式下，利基產品享有大眾市場….量產講究生產的重覆與標準化，3D 列印則大異其趣，重視個體化與客製化。17」自造者之特色便是使用數位桌上型工具，設計、製作原型，可看做是一場 DIY 的數位化，但個人製造並不局限於技術面。尤以 3D 印表機、裁切機都不是. 政治大. 新發明的情況下，透過實體或虛擬平台的交流，如：線上社群分享、實際與他人. 立. 合作，整合各界人才、新舊機具。在這波自造運動中，重新思考孕育新的商業模. ‧ 國. 學. 式，開創出跨領域的實驗場域，有利於加速解決問題、提供人們更好的生活品質。此外，在 3D 印表機消費型機種大量生產、銷售的同時，除考量客製化的發. ‧. 展外，對於傳統製造業是否造成衝擊也是個備受討論的議題。目前此技術在產業中確實已經在設計、生產前端發揮功效，但未來是否能夠擴大至大量生產的應用，. Nat. er. io. sit. y. 值得持續觀察18。. al. v i n Ch 以目前之製造業結構觀察，由電腦軟體所創造的位元透過 3D 列印後轉換成 engchi U n. 肆、本文論述範圍. . 16. 田中浩也，同前註，頁 174-176。克里斯‧．安德森，自造者時代，頁 127，2013 年 5 月 1 版。 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) 17. . 8 . .

(16) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 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：. 成型原理 . 工具塑模鑄造 . 加法 . 3D 印表機數位製造 . 立. 政治大裁紙機 . 減法 . 雷射切割機 . ‧ 國. 學. 銑床 . 水刀 . ‧. 其他 . 3D 掃瞄器 . y. Nat. sit. 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. er. io. 來」，頁 91，2013 年 10 月初版）. al. n. v i n Ch 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 engchi U. 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。. 第二節 3D 列印的技術內容「積層製造」（additive manufacturing，簡稱 AM）意指以連續堆疊的方式成型，從早期作為生產前置作業的快速成型技術（rapid prototyping，簡稱 RP），逐漸進步到能適用於直接作為生產的快速製造（rapid manufacturing，簡稱 RM）。相較於當今十分普及的平面列印，以墨水為材料，僅以 X、Y 軸方向印刷。為了列印立體物件，印表機之設計增加 Z 軸之移動方向以逐層堆積的方式製造，而此正是我們現今所熟知的 3D 列印。 . 9 . .

(17) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 壹、3D 列印興起背景此技術發跡於美國並可追溯至 1974 年，David Jones 在 New Scientist 期刊的專欄上發表一篇與 3D 列印原理相關的文章。三年後 Wyn Kelly Swaison 便取得與文章中技術相符的專利，雖該技術在當時未能商業化，但卻為積層製造日後的發展奠定了基礎19。目前市場上與 3D 列印相關的企業為數眾多，若以印表機的發明為起點，不得不提 3D Systems 及 Stratasys 這兩家公司，他們對 3D 列印業舉足輕重的影響值得我們進一步追溯其發展歷史。 3D Systems 的創始人 Charles Hull，他發明以光聚合原理為基礎的「光固化. 政治大. 成型法」技術（Stereo-Lithography Apparatus，以下簡稱 SLA），在 1986 年獲得. 立. 專利後，以「連孩童都能使用的 3D 印表機」為訴求，在 1988 年發表第一台具. ‧ 國. 明。. 學. 商業價值的印表機，除大力推動商業化外，更促進日後 3D 列印技術的研究及發. ‧. Stratasys 的創辦人 Scott Crump 則發明另一種熱熔式疊加成型的技術（Fused Deposition Modeling，以下簡稱 FDM），在 1992 年獲得專利後也成功的商業化。. y. Nat. sit. 上述兩位不只是優秀的發明人，能成為今日 3D 列印業之巨頭，是因為他們了解. n. al. er. io. 申請專利、技術商業化的的重要性。. 貳、列印流程. Ch. engchi. i n U. v. 3D 列印是軟體與硬體間的結合，大致可分為以下步驟：一、建立數位立體設計圖(digital blueprint) 設計圖之形成，可以選擇使用電腦輔助程式（computer-aided design，下簡稱 CAD）直接繪製，或者是運用掃瞄器材，掃描立體物傳輸至電腦中。設計圖完成後，須將設計細節轉換成 3D 列印專用的 stl.檔案格式20。. 二、以切片(slicing)軟體產生 G 碼(G-code) 19. Dinusha Mendis, The Rise of 3D Printing and its Implications for Intellectual Property Law－ Learning Lessons from the Past? , 35(3) E.I.P.R. 155, 157 (2013). 20 STL. (Standard Tessellation Language)，多翻譯為標準鑲嵌語言，此原本是 3D System 公司為 CAD 而開發，但由於支援廣泛的軟體而成為應用於快速成型技術上的主流檔案格式。 . 10 . .

(18) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 產生 stl.檔案格式後，必須將它轉換為印表機使用的 G 碼，G 碼過去運用於 CNC 切割技術控制鑽頭之移動位置等要素，而加法製造的 3D 列印也使用，產生 G 碼的常見軟體有 Slic 3r、KISSlicer 等，基於塑料特性、內部填充的安排等因素。透過軟體設定噴頭移動方向、次序及速度，其原理是將數位藍圖中的立體物切割形成平面層，產生作為控制指令之參數後，該 G 碼再經印表機韌體讀取後進入列印工作21。. 三、列印與修正配合印表機之技術原理及搭配的耗材，依據 G 碼逐層列印，堆疊成立體型。成品部分，就外觀上之細膩程度倘有需要修飾則再進一步加工22。下圖為一般 3D 列印流程：. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖 2. Ch. engchi. i n U. v. 3D 列印流程示意圖（圖片來源：. http://www.nbr.co.nz/article/neville-newcomb-launches-3d-printing-service）. 參、列印流程中所涉之技術隨著技術的發展與創新，3D 列印的實現方式十分多樣，本文參照相關資料 21. 韌體(firmware)是指嵌於硬體中可直接執行的軟體程式，通常認為是介於硬體與軟體之間的重要角色。 22 Catherine Jewell, 3D Printing and the Future of Stuff, WIPO Magazine (Feb. 2013) http://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2013/02/article_0004.html, last visited March 20, 2014. . 11 . .

(19) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 試將生產流程中所涉及的各個要素類型化。一、設計檔之形成設計檔必須與 3D 印表機中的內建軟體相容，故須將設計檔案轉換成 stl.檔，，現在是 3D 列印檔案之標準通用格式。欲將物品之設計細節轉為數位形式之立體圖，在電腦端形成設計圖的方式有二：（一）直接以電腦軟體繪製設計圖隨著更多的桌上型、個人化製造需求增加，廠商嘗試開發初學者也易為上手的繪圖軟體，例如：Google 提供的 SkepchUp、AutoDesk 開發一系列的 AutoCAD、 Meshmixer 或雲端式的 123D Design、TinkerCAD 及 Pixologic 的雕刻軟體 Sculptris 等。. 立. （二）透過其他裝置形成圖像. 政治大. ‧ 國. 學. 1. 以相機 360 度環狀拍攝. 國內、外均有以架設相機環狀式地擷取立體物件，透過電腦拼合後，再以. ‧. 3D 印表機列印之服務模式。2013 年台灣藝術大學 3 名學生利用 11 台相機，架設起高畫質的人體掃描機，而美國有一名攝影師動用 60 台單眼相機成立工作室23，. y. Nat. n. al. 2. 紅外線掃描. Ch. engchi. er. io. 同角度照片上傳，即可享有列印立體物件之服務24。. sit. 以遙控裝置同時觸發快門拍攝立體物件。另外，日本公司也推出只需要將四張不. i n U. v. 以 Light Coding 技術為例，利用連續光對測量空間進行編碼，交由晶片運算進行解碼，產生一張具有深度的圖像25。3D 印表機商 MakerBot 所販售的桌上型 3D 掃瞄器，亦使用雷射掃描技術，若依照其教學指示的步驟操作，最終將獲得與原物幾乎相同的複製品26。再者，我國亦有照相館利用相類的技術 360 度掃描 23. 由 Jordan Williams 創立的工作室名稱叫做 Captured Dimensions (http://captureddimensions.com) 參照 Fotofig 網站：http://fotofig.izanagi3d.com 25 Light Coding 技術的關鍵是 Laser Speckle 雷射光散斑，當雷射光照射到粗糙物體、或是穿透毛玻璃後，會形成隨機的反射斑點，稱之為散斑。散斑具有高度隨機性，也會隨著距離而變換圖案，空間中任何兩處的散斑都會是不同的圖案，等於是將整個空間加上了標記，所以任何物體進入該空間、以及移動時，都可確切紀錄物體的位置。資料來源： http://www.techbang.com/posts/2936-get-to-know-how-it-works-kinect（最後瀏覽日期：2014/4/30） 26 可參見 MakerBot 網站：http://www.makerbot.com/blog/category/scanner/3d-scanning/（最後瀏覽日期：2014/4/30） 24. . 12 . .

(20) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 人像，建立與真人幾乎一樣的 3D 模型圖。. 二、與印表機相關之概念在印表機的銷售市場裡，最耳熟能詳的領導廠商包括 Stratasys、3D Systems 及 MakerBot 等，隨著桌上型數位製造的普及、社群也投入研發 3D 印表機的行列，依照技術、使用目的之不同需求，而發展出各種不同的類型的印表機甚至成為新型商業模式的起點。（一）是否利用開放原始碼硬體組裝印表機開放原始碼與否涉及開放原始碼文化的發展，從軟體到硬體，印表機屬於硬體，依照其開放與否可分為開放式及封閉式兩種類型。在「開放」(open) 此概. 政治大. 念下的硬體產生「開放原始碼硬體」及「開放硬體」兩個名詞，兩者之定義及差. 立. 異於本章節參、3D 列印技術之現況與發展中有關開放原始碼文化之內容中，再. ‧ 國. 學. 為說明此分類意義下之印表機類型。. ‧. （二）依印表機技術原理區分 1. 光聚合成型. y. Nat. sit. 光固化技術，又稱為立體光學技術（stereolithograpgy，簡稱 SLA 或 SL），. er. io. 採用液狀的光硬化樹脂為材料（光敏聚合物），經紫外光照射後硬化，形成光聚. al. v i n Ch 。同時，它也是市場上常被討論的類型，其主因是與此技術相關 engchi U n. 合物層，隨著平台的的向上或向下移動，反覆上述步驟直到成型，此種技術之成品精密度頗高27. 的重要專利已經到期，當技術成為公共財後，廠商紛紛加入生產行列。除機器本身的普及度大為提昇外，又因為其成品細膩度高，可以預見此技術對於高精密度之產業將具有產業利用價值。. 2. 粉粒狀物料成型常見的技術為選擇性雷射燒結（selective laser sintering，簡稱 SLS），其原理與前者相似，但其材料為粉末。以高功率鐳射光束在粉之表層掃描，經照射者的粉層熔化後，降低列印台由機器內部建置之滾筒再刷上一層新粉末。 27. 3D System, Anatomy of the SLA Process, http://www.3dsystems.com/quickparts/learning-center/sla-anatomy (Last visited March 10, 2014). . 13 . .

(21) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 此類型相較於光聚合成形技術，其成型的精密度高，已融化部分的周圍透過未熔化之粉末增強其支撐架構。此外許多物質都可製成粉末，故材料之選擇較為廣泛，如：尼龍、金屬粉末，因此有認為此為當前最具商業價值之技術。然而，粉末的飄散可能對環境造成汙染及引發爆炸，且甫成型的物體溫度高、表面也不甚光滑，因此尚需等待冷卻並修正外型，後續之作業頗為耗時28。. 3. 熱塑性擠出型此技術與上述兩類完全不同，它使用半液體材料，而通常是熱塑性塑料，機器以線性軸的方式供料，在電腦軟體的設定及輔助下，由印表機經讀取檔案後計算出機械路徑及規劃動作，以噴嘴擠壓出經加熱熔化的軟質材料而後固化。此類. 政治大. 型中最知名之技術，莫過於上文中提到 Stratasys 創辦人 Scott Crump 所發明的. 立. FDM 技術。該技術使用工業級熱塑膠作為材料，故成品具有耐高溫、耐腐蝕性. ‧ 國. 學. 之優點，且製造過程較簡便、成本也較低廉，目前以 PLA 及 ABS 塑料之使用最為普遍29。基於加熱半液體材料成型的原理，衍生出各種材料之應用，如：食材. ‧. 中的巧克力、奶酪。不過相對於 SLA 及 SLS 技術，其劣勢在於難以精確控制出料形態與成型效果。. er. io. sit. y. Nat. （三）使用的材料. al. v i n Ch 料更是不可或缺的一環，目前以塑料之使用最為頻繁，以消費型印表機為例多使 engchi U n. 3D 列印的市場中，除印表機製造、銷售及售後維修服務等相關服務後，材. 用熱塑性塑料，且有多種顏色可供選擇。金屬則為最堅固之材料，應用於工業上之程度高包括：鋼、鈦、銀、鐵、鋁等，但因為本身的價格較高，且利用雷射技術之成本高，故僅多限於高端應用。另外，與生物相容之聚合材料，因為投入研發之成本高，且往往受到法規之拘束（如：FDA），此仍屬於目前開發醫療保健市場遇到的主要挑戰。至於陶瓷、尼龍、木頭等其他材料正持續發展中，未來應能成為主流之 3D 列印耗材。 28. 激光製造網，3D 列印即將解禁的核心專利技術－雷射燒結技術， http://www.laservalley.org.tw/i_technology_detail.php?id=6 （最後瀏覽日：2014/3/23） 29 ABS 強度較高，但是有毒性，製作時臭味嚴重，必須擁有良好通風環境，此外熱收縮性較大，影響成品精度；PLA 是一種生物可分解塑料，成品形變也較小，經營個人使用者之列印服務商 3D HUBS 之網站統計，2014 年 5 月的消費者選用 PLA 佔 37.8%，ABS 則佔 33.85%，其次為尼龍佔 4%，其祂材質均低於 4%。 . 14 . .

(22) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 3D 列印材料之銷售市場仍以北美洲、亞太地區及歐洲為主，且北美洲及亞太地區經估計將於未來大幅成長，而材料之主要製造與供應商亦為分散，由美國 3D Systems、Stratasys、瑞士 Arcam AB 及德國 ExOne Gmbh 佔有市場 75%30。. 肆、3D 列印技術之現況與發展 3D 列印的技術雖然早已存在，但數位化時代的來臨，伴隨著電子檔的傳輸、 3D 掃瞄技術的不斷進步，多樣化、個人化的工具機將逐漸普及。另外，相關社群平台的興起、商業模式的運作與創新，使得 3D 印表機不再只是一台生產工具，在開放原始碼文化的影響下，伴隨著產業標準的形成，3D 列印產業若能創造出更多附加價值，將更凸顯其在數位製造潮流下的重要性。一、產業標準之建立. 立. 政治大. 積層製造之方法，可製作出內部特殊的結構及複雜的表面，該技術從快速原. ‧ 國. 學. 型（rapid prototyping, RP）轉變成快速製造（rapid manufacturing, RM），2009 年由美國材料試驗協會（American Society for Testing and Materials，ASTM）正. ‧. 名為積層製造（AM）。該組織為非營利性之國際標準組織，同年針對積層製造技術成立 F42 委員會31，為技術命名與分類32，並持續進行訂立產業標準。. sit. y. Nat. er. io. 二、各國政府推動情況. al. v i n C Additive Manufacturing InnovationhInstitute, 2012 年 8 月便設立 e n g cNAMI)，早就在 hi U n. 美國總統歐巴馬在國情諮文提到的國家疊層製造技術創新研究所 (National. 於俄亥俄州 Youngstown，並且由國家製造和機械中心(National Center for. Defense Manufacturing and Machining, NCDMM) 負責管理33。其他國家也加緊推 . 30. MarketsandMarkets, 3D Printing Materials Market by Plastics (ABS, PLA, Nylon & Others), By Metals (Steel, Titanium, Gold & Others), by Ceramics (Silica, Glass & Others), by Others (Laywood & Others), by Forms & by End-User Industries – Global Trends & Forecasts to 2018, Dec. 6, 2013. Available at: http://www.rnrmarketresearch.com/3d-printing-materials-market-by-plastics-abs-pla-nylon-others-bymetals-steel-titanium-gold-others-by-ceramics-silica-glass-others-by-others-laywood-others-by-formsby-end-u-market-report.html, last visited June 3, 2014. 31 Committee F42 on Additive Manufacturing Technology, http://www.astm.org/COMMITTEE/F42.htm (Last visited Mar 07, 2014) 32 目前分為七類，包括：光聚合固化技術（VP）、材料噴塗成型技術（MJ）、黏著劑噴塗成型技術（BJ）、材料擠製成型技術（ME）、粉體熔化成型技術（PBF）、疊層製造成型技術（SL）、直接能量沉積技術（DED）。 33 陳瑞霖，3D 列印專題（三），科技新報，http://technews.tw/2013/05/23/3dprinting-3/（最後瀏覽日期：2014/5/21） . 15 . .

(23) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 動 3D 列印，如：南非在 2011 年 5 月啟動的航太「Aeroswift 國家研究計畫」; 澳洲則開始實施的「金屬積層製造策略藍圖」;中國大陸的 3D 列印產業發展，除了由科技部的「國家技術發展研究計畫」，預計在 3D 列印產業投入 4,000 億人民幣，各地方市政府也都投入大量資金興建 3D 列印產業園區或創新中心34。我國政府與相關法人單位，亦持續推動與產業鏈連結，2011 年工業研究院南分院成立積層製造與雷射應用中心，並引進國內第一台金屬材料雷射積層製造設備，以製程技術和應用，結合國內外產學研三十餘家廠商，共同推動 3D 列印的應用和發展關鍵技術，欲將南台灣打造為先進雷射技術及衍生應用產業群聚的「雷射光谷」35。. 三、開放原始碼文化之影響. 立. 政治大. 開放原始碼(open source)涉及的層次包括精神(mind)、空間(space)、軟體. ‧ 國. 學. (software)及硬體(hardware)，且開放設計(open design)的興起，與開源軟、硬體之之實現更加相關。. ‧. 談到開放原始碼文化，通常會探討是否剝奪保護創新，進而影響商業利益。然而此開放浪潮未必與商業模式的建立勢不兩立，在開放理念下的一層意義是知. y. Nat. sit. 識的分享，技術上產生「站在巨人肩膀上看得更高更遠」的精進效果，經濟利益. al. n. 而討論與實體物相關的開放原始碼硬體及開放設計。（一）開放原始碼軟體. Ch. engchi. er. io. 也可透過授權制度來實現。首先介紹早期受到關注的「開放原始碼軟體」，再進. i n U. v. 軟體的基本構成是程式語言寫成的程式原始碼，所謂的自由或開源，其特性是取得這些軟體的使用者，一定能獲得該軟體的原始程式碼。該程式碼可能是伴隨著軟體存在，亦可能置於該軟體官網中，或放在軟體開發網站中，如： SourceForge、Github、Google Code 等。此與封閉式的商業軟體有很大的不同，而此良性循環的關鍵係在自由軟體運動發展時，由自由軟體基金會創始者. . 34. 劉麗惠，3D 列印讓你我都是創新實踐者，貿易雜誌，第 270 期，頁 37-38，2013 年 12 月， http://www.ieatpe.org.tw/magazine/ebook270/b5.pdf（最後瀏覽日期：2014/6/3） 35 工業技術研究院，雷射積層製造產業群聚搶進 3D 列印市場，工業技術與資訊月刊，2012 年 8 月，https://www.itri.org.tw/chi/publication/publication-content.asp?ArticleNBR=4263 （最後瀏覽日期：2014/5/22） . 16 . .

(24) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . Richard Stallman 率先提出著佐權(copyleft)36。著佐權是一種轄於現行著作權法體制之下，但反向運用而不同於傳統的公眾分享方式，授權人要求使用者重製原作或就原作產出衍生作品後，亦必須採用相同容許後手使用、修改的授權方式37，來進行該作品日後的使用與散布。此授權的拘束特性，在作品被改作與再散布之後，並不會隨之消失，如：GNU 公共授權條款 (GNU General Public License, GPL)38。名詞使用上，除「自由軟體 (free software)」外，為避免英文 free 之用語遭誤認免費而阻礙商業化，而發展出「開放原始碼軟體 (open source software)」一詞，以及將兩者合一的「自由開放源碼軟體（free/open source software, FOSS）」 39. 。自由軟體與開放源碼軟體有各自的定義，略有不同，由於本文所談論的數位. 政治大. 製造，其特色係「開放分享文化」，故頃向採用「開放原始碼軟體（簡稱開源軟. 立. 學. ‧ 國. 體）」的用語。. （二）開放原始碼硬體. ‧. 開放原始碼硬體是立於自由開源軟體之基礎，事實上，若僅有開源軟體並不足以驅動自造者運動，運動興起的關鍵是開源硬體的蓬勃發展，近年來分享與硬. y. Nat. sit. 體相關知識之概念也越加盛行，如：開放 Arduino 電路板之電路配置、元件及規. er. io. 格、自行列印 3D 印表機零組件組裝。. al. v i n Ch 在此分享的概念下有人稱之為「開放原始碼硬體（以下簡稱開源硬體）」，亦 engchi U n. 1. 「開源硬體」與「開放硬體」之區別. 有稱為「開放硬體」(open hardware)，究竟前、後者之差異是否具有實益，本文參照開源硬體協會（Open Source Hardware Association，以下簡稱 OSHWA）對 . 36. copyleft 的概念是，授權人要求使用者重製原作或就原作產出衍生作品後，亦必須採用相同容許後手使用、修改的授權方式，來進行該作品日後的使用與散布，且此授權拘束特性在作品被改作與再散布之後，並不會隨之消失。進一步探討該機制之特性可歸納為以下四點：（一）為了實現四大自由－執行使用、研究修改、散布、修改後散布（二）以著作權為基礎（三）著作權權利預先授與出去（四）修改著作之人也必須採用相同方式再授權修改出來衍生著作。（轉引自葛冬梅，泛談 copyleft 機制與創用 CC 的「相同方式分享」授權要素，自由軟體鑄造場電子報，第 125 期，更新日期：2012 年 2 月 6 日） 37 著作權人將其源碼開放不收取授權金，使用者（被授權人）享有使用、修改、散布權利、其後手將依授權條款規定，可能負有提供程式源碼的義務。 38 GPL 3.0 授權條款於 2007 年頒佈，制定有關軟體之專利授權。 39 另有 FLOSS(Free Libre Open Source Software)之用語，在歐陸發展下加入 Libre 一字，強調其自由的理念。 . 17 . .

(25) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 開放原始碼硬體定義為40：「任何人都能對設計圖進行製作、變更、公布與利用，而開放原始碼硬體本身所代表的是可直接觸摸的人工製造品－機械、裝置或是其他實體。」本文並參照國內學者之見解試說明如下： •. 「開放」是兩個名詞之共同用語，其意涵是指主動且允許他人接近使用（access），並供人閱覽，使參與者得以吸收所需知識，提升未來從事群體創作的可能性。. •. 開放硬體：以提供開放規格與設計資訊為前提，使參與者能依該開放規格或資訊，自行製造得與既存的硬體裝置互動、相關的輔助器材或衍生設備。. •. 開源硬體：除將硬體的設計藍圖以開放規格的形式來提供，強調擁有設計藍圖者，還能自行研究、重製、修改該設計，並依原設計或修改後的藍圖製成物品，加以商業利用41。. 立. 政治大. 經釐清開放及開源之差異後，為呼應社群、個人化製造及自造者運動之理念，. ‧ 國. 學. 本文將以得讓參與者擁有自由修改、引用權利之「開源硬體」作為本文論述用語。. ‧. 2. 實現開源硬體之 3D 印表機. 在 3D 列印中具代表性的 RepRap 專案同時也是一個社群組織，其所研發的. Nat. sit. y. 印表機標榜能印出各種物件42，舉例而言家庭中若擁有一台 Reprap 印表機，平均. er. io. 一年印出 20 樣物件，預計可省下$300 至 2000 美元之花費43。另外又有「自我複. al. v i n Ch 近期內團隊已推出以達爾文、孟德爾或赫胥黎等為名的 e n g c h i U 3D 印表機，此外尚有 n. 製機」之稱，此機款從硬體到軟體的資料都開放予人使用。在專案持續進行下，. Fab@Home 計畫在開放模式團隊之列。. 2009 年創立的 MakerBot 原先與 Reprap 社群合作關係緊密，互相分享回饋，然而，自從 2013 年以色列 3D 列印製造商 Stratasys 併購 MakerBot 後，便開始走向高度商業化之經營模式。如今兩者之合作景象已不復見44，但 Reprap 的專案仍 . 40. Open Source Hardware Association Website: http://www.oshwa.org/definition/ 林誠夏，再論開放硬體及其授權方式，OpenFoundry 法律專欄，2013 年 9 月 24 日， http://www.openfoundry.org/tw/legal-column-list/9074-rethink-about-open-hardware-and-its-licensing -mechanism （最後瀏覽日期：2014/4/24） 42 Reprep Website: http://reprap.org/wiki/RepRap 43 B.T. Wittbrodt et al., Life-cycle Economic Analysis of Distributed Manufacturing with Open-source 3-D Printers, 23 Mechatronics, 713, 713 (2013) 44 MakerBot 推出 Replicator 2 的印表機型號後，基於商業利益之考量，便不再公開硬體設計之開源碼。 41. . 18 . .

(26) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 持續進行中，並透過 Github 作為分享平台45。在該平台上的使用者，若選擇上傳封閉式的源碼則需付費，反之若願意開放分享則無需支付任何金錢。相較於開源硬體的印表機類型，市場上較常見的工業用途或開發成熟的消費型機種，多半仍為封閉式的印表機。然而，本文也觀察到有越來越多受開放分享文化影響的社群，因不滿足於現有之封閉式機種，而集結各領域之好手，從軟體到硬體逐步研究創新、自行組裝其所需之 3D 印表機。. （三）開放設計開放設計(open design)，係指原創作者同意將其設計作品自由傳播，並接受衍生改作。近年來，這種將實物產品、機器和製造系統等「設計資料」公開的運. 政治大. 動，網際網路與自由文化運動、開放源碼軟、硬體的發展息息相關，正是促進開. 立. 放設計的幕後功臣，使設計師與使用者得「共同創作」。. ‧ 國. 學. 1999 年時美國麻省理工學院三位教授共同創立「開放設計基金會」 (Open Design Foundation, ODF) 推動機械設計方面的開放應用，並逐步概念化和定義開. 運用應是建立在數位設計之上，才能發揮其最大效益46。. Nat. y. ‧. 放設計。3D 印表機之緣起與數位製造機具緊密連結已如前述，然而這些機器之. sit. 大量生產是工業化的意義之一，但隨著數位時代的來臨，「消費者參與設計」. er. io. 理念透過網路平台被實現，而有各種共同創作(co-create)、共同設計(co-design). al. v i n Ch 生產循環中得再區分為：輸入、製作過程及輸出共三個層面。 engchi U n. 的即時互動，將使用者的個人化需求帶入設計、製造、傳播的生產系統中。在此. 「開放設計」在各層面的實踐，以「輸出」為最常見，拜 3D 列印等數位製. 造技術所賜，數位設計圖透過網路讓大眾得直接利用製作出成品，且顏色、尺寸、材質亦有更多樣的選擇。相關的設計素材、消息分享與教育資源，由於係以電子形式存在，故更易於分享。在「製作過程」方面，設計師樂見其他人善用軟體或平台進行改作及創作，例如：Thingiverse、Open Design Contest47。最後，就「輸入」層面而言，則是希望擁有共同理念、不同領域專業人士利用網站平台（如： 45. Github 是一個軟體開發者的協作平台，提供付費用戶，但同時也為開源專案提供免費帳戶。 Reprap 在 Github 的分享平台：https://github.com/reprap。附帶一提，去年 Github 新創了一個 choosealicense.com 網站，讓使用者更能簡易所需的自由開放源碼授權條款。 46 羅凱云，什麼是「開放設計」？台灣創用 CC 計畫，http://creativecommons.tw/node/738（最後瀏覽日：2014/5/29） 47 See website: http://opendesigncontest.org, last visited May 29, 2014. . 19 . .

(27) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . Open source ecology）48，進行交流、協作成為共同設計者，跨越時空的合作以達成改善世界之目標49。以 Nokia 開發手機為例，2013 年發起的 3D 列印社群計畫中發佈「3D 列印開發組合」讓大眾能夠設計及個人製造其特定 Nokia 手機的保護殼。上述分享形態將產生智慧財產權之疑慮，將於下一章詳述，在此僅就可能使用的授權模式說明，設計業與創用 CC 的結合涉及層面甚廣，包括工業設計、建築、時尚和媒體等產業，將「數位設計圖」釋出，對於科技進步、產業生態、甚至改良社會帶來重要的影響。在科技進步趨勢中智財權也隨之因應，原作者保留所有權時卻也視其意願採用不同的創用 CC 授權組合50，釋出作品的散播、分享、改用等權利，這種「保留部分權利 Some Rights Reserved」的概念，係試圖在著. 政治大. 作權保障與開放創新之間取得平衡51。. 立. ‧ 國. 學. 四、小結. 上文中除介紹 3D 列印之技術外，更應重視其現況及未來發展，國際產業標. ‧. 準積極發展而成立積層製造技術之委員會，未來亦持續訂立產業標準。各國也為了因應此技術蓄勢待發之勢，無不制定相關政策、推廣其應用，期望帶來經濟效. y. Nat. sit. 益。最後，基於分享理念的開放文化，3D 印表機本身之複製便是開放硬體之體. al. er. io. 現，同時結合開放軟體，在開放設計中進一步地實現理想，使知識的分享與交換. n. 在解決生活問題上產生正面的效果。. Ch. engchi. i n U. v. 第三節自造社群平台與 3D 列印相關之商業模式壹、自造者力量－社群與分享平台組織由個人發展而成，自造者可以是個人也可以是群體，本文試以「市民工. 48. Open source ecology Website: http://opensourceecology.org/3d-printer-workshop/，除舉辦 3D 列印工作坊外，希望能開發一系列模組化的機械元件，用來組成一些更大的機器。 49 柯俊如，開放設計的各種可能，台灣創用 CC 計畫，http://creativecommons.tw/node/745（最後瀏覽日：2014/5/29） 50 創用 CC 授權方式(Creative Commons license)及其運作將在下一章詳細說明。 51 羅凱云，同前註 46。 . 20 . .

(28) 3D 列印之發展及相關智慧財產權問題研究. 第二章 3D 列印介紹 . 程師(citizen engineer)」一詞為開端52。在此工程師意義非侷限於科學研究者，而是勇於發掘、假設及解決各種問題的理想實踐者。「市民」之字面意義是某一群體的成員（member of community），同時擁有權利與義務，更意指透過經濟上參與及公共服務，提昇社群及整體社會的福祉。市民與工程師兩者結合的重要意義是，賦予工程師對世界、環境發展及善用智慧財產權的使命，並留意產品的影響力（尤其是負面）隨時尋找新出路。當今社會的確需要有領導者引領我們解決迫切的眼前問題，如：環境改變、資料保密、個人隱私等，所需的人才擁有各種專長，如：技術、商業、智慧財產權、環境保護、公共政策及整合合作之能力。然而，個人能力有限而無法要求一人同時具備多項專長，故身為市民工程師應了解在何時、何地得尋找適當之人協助解決問題。. 立. 政治大. 在數位製造下，製造不再是唯一目的，解決問題的背後伴隨的是潛在的社. ‧ 國. 學. 會需求或危機，與上述的市民工程師的意義不謀而合。長期以來製造者與使用者的高度對立，在實體或虛擬社群平台的形成後，透過網路將個人創意位元化，得. ‧. 與眾人分享，並與數位製造機具連結，將個人創意轉化為實體與大眾分享。此等. er. io. sit. Nat. 如此將有利於創造出身邊人、事、物的最大價值。. y. 自造者運動之風潮，實能夠提高雙方經驗、資源交流的機會、淡化兩者間之界線，. al. v i n Ch 創客空間(makerspace) 係指人人皆可用來設計和工作的空間，在 2005 年 engchi U n. 一、實體自造社群的發源. 《MAKE》雜誌創刊前幾乎沒人聽過，直到 2011 年初，Dale 與《MAKE》雜誌開始使用 makerspace.com 當網址名，這個詞才逐漸普遍。該空間的目標是讓所有人在任何時間，使用所有的材料，從頭製造任何東西，而非改變既有的事物。空間需要精心佈置，好能處理所有工作，要整頓高壓電力與通風等基礎設施，還要湊足專用工具應付任何的工作，實現各種專題。每個區域都要開放給業餘愛好者和專業的工匠使用，一視同仁，當各種工作在同一個地方進行後，就會產生凝聚人心的力量。創客空間的實例包括工匠庇護所，如：MakerWorks 和 Columbus . 52. 此名詞借用 Citizen Engineer 一書第一章對市民工程師的定義：擔任科學與社會的橋樑，介於單純的知識以及應用之間，市民工程師是具有科技責任、環境責任、經濟責任的參與者。參照： http://citizenengineer.org/sites/default/files/CEFinal_Chapter1.pdf . 21 . .