作者簡介：
林士強
現任：北美智權 教育訓練處
資深研發創新顧問
經歷：
法商台灣康旭 研發工程處 專案經理：
中科院飛彈製造中心 專案工程師
聖荷西州立大學機械研究所碩士專長：
機械、供應鏈管理、專案管理 |
前期文章《由專利來了解3D列印技術（三） – PolyJet》介紹了3D列印技術中的PolyJet噴膠成形技術，它與前期文章也介紹過的FDM及3DP技術一樣，主要的應用領域都是塑膠（Plastic）或類似塑膠類（例如：蠟）的成形。
3D列印技術應用，當然不是僅只於此，本文中介紹的SLS (Selective Laser Sintering，以下簡稱SLS ) ，是業界公認，工件品質較佳，但成本也較高的選擇，特別是可以製作金屬材質成品，因此廣受高科技、汽車與航太工業業者青睞。現今舉凡飛機零件製造（例如：GE公司發動機葉片），或汽車零件金屬原型，所考慮使用3D列印技術製造多使用SLS技術。
以SLS技術製造的成品，可以參考以下圖1至圖4的真實案例，各位讀者可以更身歷其境的了解它的能耐。
圖1 南安普敦大學實驗飛機 |
圖2 葉片式散熱器樣品 |
圖3 EADS飛機支架
（圖1～4 來源：摘自EOS網站） |
圖4 EADS飛機支架（減重） |
現今已商品化的SLS技術起源，應該是西元1989年由Ｃarl R. Deckard 取得US4,863,538號專利（以下簡稱538專利）。
538專利的構成如圖5所示：
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圖5 US4,863,538號專利構成圖（摘自538專利，來源：USPTO）
圖6 來源：林士強繪製）
1. 原理
SLS技術的原理倒不難理解（如圖5、6所示），它是透過選擇性的將剖面中需要的部分材料熔融，製造一層剖面，在往上鋪一層材料，再將需要部分的材料熔融。如此週而復始，直到所有的剖面完成，成品就成形於工作檯上了。它使用雷射光來熔融材料，所以使用的材料是塑膠、也可以是金屬。SLS技術因為能處理金屬材料，相較於其他3D列印技術，就有無可抗拒的優勢，特別是在工業界應用，更可以做到其他3D技術所不能的境地。
2. 機構
538專利中所描述的比較像是一個通用的機構，因此也比較容易解釋整個系統運作，但也讓其他業者更有機會能夠持續改良，申請後續專利。
538專利是這樣描述SLS技術的：
2-1 雷射組(Laser Assembly)，用以熔化材料
包含雷射頭及透鏡組，雷射的選用依材料的不同可有不同的考量。
雷射可選用脈衝式及連續式，依材料及目的而變化。
2-2 掃描組（Scanning System），用來控制雷射光的方向
包含棱鏡，反射鏡，電流計及控制器。
棱鏡使雷射光導入掃描組，控制器藉由控制電流計來控制兩面反射鏡的角
度，目的是使雷射光瞄準到適當的位置。
2-3 目標區（Target Area），是成品完成的地方
目標區包括限制區域（Confinement Structure），粉末槽組。
限制區域是雷射光瞄準及熔化粉末的地方，而粉末槽組則是負責持續補充另一層粉末，直到成品完成為止。
3. 控制
運用傳統CAD（Computer Aided Design）技術進行塑形控制。成品經由數位3-D模型轉換為2-D剖面圖形，最後成為 1-D的數據。由電腦讀取，確認數據，控制雷射的開或關。
剖面圖形的形成分為兩種模式
3-1循序掃描式：
類似映像管式電視機成像的原理，將剖面圖形以水平循序掃描方式呈現，有成品的地方，將雷射設定為開，燒結粉末，沒有成品的地方，雷射設定為關，不燒結粉末。
3-2向量式：
直接用雷射畫出剖面，就像我們平時畫圖一樣。
兩種方法各有優點，例如成品剖面是圓形的，使用向量式的設定就有比較好的效果。可依實際需求選用。
SLS技術原理看似簡單，機構也不複雜，但它卻是業界認為門檻較高的技術。這是因為雷射光的產生及應用，原本就是近代科學上的成就，並且還在持續發展進步中。
高能雷射（專利中揭示使用100W功率之Nd:YAG雷射）選用是本技術重點，想要在加工時在精度及費用間取得最佳組合，永遠考驗著工程人員的智慧。
為了達到良好的精度（EOS銷售人員宣稱產品尺寸精度是X,Y方向＋/- 0.1mm），粉末材料的顆粒大小，就需要通過極嚴格的要求。又因為金屬粉末顆粒小，如何能良好保存，避免氧化與腐蝕，更考驗著使用者的工作紀律。
因為以SLS技術生產的成品，常用在高端產品（例如：航太零件），為達到更好的強度要求，繼續開發更可靠的材料，可能比達到產品精度更為重要。
538專利的主要請求項大意如下，它是這樣保護這個發明的：
1. 鋪塗第一層粉末至目標區。
2. 掃描能量射線的瞄準處。
3. 當掃描處到達成品剖面區域，燒結第一層粉末。
4. 依「1」至「4」的順序繼續實施…,。
Deckard先生並沒有利用SLS技術經營事業太久，他所成立的DTM公司於2001年已被3D列印大廠3D Systems所購併。現今在雷射燒結技術上經營有成的大廠則是總部位於德國慕尼黑的EOS公司。
筆者搜尋EOS公司的技術專利，在美國可追朔至1995年公告的US5,460,758號（簡稱758專利），其中的技術內涵，是以疊加的原理，將可固化的材料，塑膠或金屬粉末，以適當的能量光源（例如：UV光源，雷射光源）照射，使硬化後的剖面，疊加在先前一層剖面上，此程序一直反覆，直到完成成品為止。其剖面的形成，同樣是借助CAD的原理，將成品切分成大量的水平剖面資料，以能量光源「製造」一層層的剖面。
各位是否有種似曾相似的感覺？EOS公司的產品看起來有可能是Charles W Hull之SLA（Stereolithography）3D技術以及Carl R. Deckard之SLS技術的混合體。
758專利雖然在專利的審查上，得到審查委員的認可，取得發明專利，但是想要生產製造產品，還是得通過競爭對手手上專利的嚴格檢驗。這也正好說明了一項發明人常犯的謬思，就是誤認為我的產品只要有專利就不會侵權。
簡要說明：專利的取得，在意的是專利三性（產業利用性，新穎性及進步性）等專利要件是否被滿足，只要對於技術方案有所改進且首先為之，就有機會獲得專利。而產品是否侵權的判斷，則是依據「全要件原則」，要看某專利請求項的技術特徵，是否在產品上都能夠被找到，若答案為是，則極有可能被法院判決侵權。游戲規則就是如此，端看各發明人及廠商之間的相互攻防及運用。
因此，Deckard或者Hull先生若憑其專利狀告EOS公司侵權，筆者認為有可能會獲得勝訴判決。但是專利訴訟花錢耗時，是不是最好的解決之道，其實各家廠商，總會應時應事應地，作出不同的決定。
擁有專利是商戰的武器，但是也只是產品商品化以及事業經營的一環，擁有專利，著實讓發明人立於更堅實的起跑點，但是之後的市場策略、合縱連橫，配合產品研發，才是讓公司壯大的關鍵。
EOS公司的策略是以DTM公司發展的SLS技術為基礎，專注高階機器及市場開發，避開一般中低階市場。EOS公司曾與DTM（3D systems）發生專利糾紛，但是在西元2003年左右達成和解協議，獲得其授權，可以讓EOS公司在市場上全力衝刺。至於DTM公司，則選擇於西元2001年與3D systems公司合併。3D systems的策略是大小通吃，全方位開發高，中，低階的市場，並持續收購市場上其他的競爭者（例如：DTM及Z-Corporation等），SLS技術的產品只是3D systems產品線之一，不只能算是主力產品。兩種策略孰好孰壞，沒有定論，但這著實是一齣好看的連續劇，有興趣的看倌自不仿繼續欣賞。
Deckard的538專利已經到期，EOS公司的758專利也即將到期，如同之前其他專文介紹3D列印技術時所述，基礎專利的到期不代表專利市場障礙全面清除。業者在進入時仍應步步為營，瞭解判斷侵權與否，才能決定是否沿用，或者進行廻避設計，還是尋求專利授權，好作為順利進入市場的依據。
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