2014年與師大科技系 張芳瑜以及鄧芷芸同學之畢業專展其中一項作品，以數位加工機具進行介紹之實體書籍。

1. 科技應用與人力資源發展學系

2. 序
數位製造在 21 世紀已是一種極為流行生產的方式。而且，不僅產品的設
計製造流程數位化，藝術創作的表現形式也在這樣的趨勢下，漸漸轉變。
過去，許多創新具突破性的創意點子，常常因為製造方式無法配合而窒礙
難行，使得再好的構想終究只是構想，無法具體呈現。然而，隨著 3D 印表機
的普及，自造者（Maker）潮流開始在全球蔓延，越來越多小型加工機具的出
現，協助個人將自己的創作與構想呈現出來，讓想法不只停留在想法，而化為
現實。
數位製造屬於這股風潮中的一環，人們透過網路進行想法的聯繫、藉由數
位化設計將物件進行傳輸，而不同地方的人只需透過相對應的數位機具即可進
行製造，排除了過去因為環境、交通等不便而產生的困窘，讓製造或是生產變
得更容易、更簡便，因此此一製造方法更被稱作「第三次工業革命」。
這本手冊中，我們將針對雷射切割機、3D 印表機以及割字機等數位製造機
具進行簡單的原理介紹，並提供相關產品照片，搭配範例作品的製作歷程進行
步驟教學，希望能增進讀者對於數位製造相關機具的認識，同時帶來構想的融
合與激盪，讓創作這件事變得更有趣，執行起來也能更輕鬆、容易。

3. 1
目 錄
Chapter 1 雷射切割機
(一)、 運作原理............................................................................................................2
(二)、 雷射切割機的種類..........................................................................................3
(三)、 使用安全與限制 ..............................................................................................4
(四)、 操作方式............................................................................................................8
(五)、 應用方式舉例................................................................................................ 12
Chapter 2 3D 印表機
(一)、 運作原理......................................................................................................... 17
(二)、 3D 印表機的種類 ......................................................................................... 18
(三)、 使用安全與限制（以 FDM 3D 印表機為例） .................................... 22
(四)、 操作方式（以 FDM 3D 印表機為例）.................................................. 23
(五)、 應用方式舉例................................................................................................ 24
Chapter 3 數位割字機
(一)、 運作原理......................................................................................................... 29
(二)、 常用機器配件................................................................................................ 29
(三)、 操作方式......................................................................................................... 30
(四)、 機器與耗材使用維護注意事項................................................................ 31
(五)、 應用方式舉例................................................................................................ 32
Chapter 4 當數位製造碰上傳統製造
(一)、 電腦繪圖與網版印刷的結合..................................................................... 33
(二)、 3D 列印、雷射切割與傳統鑄造技術的結合 ....................................... 38
(三)、 雷射切割與 3D 列印技術的結合............................................................. 42
(四)、 數位製造與傳統製造結合的概念............................................................ 43

4. 2
Chapter 1 雷射切割機
在數位製造中，雷射切割機（laser cutting machine，中國譯：激光切割機。）
（圖 1）是一部十分重要的機具，其具有精密度高、加工速度快、安全及適合
中型產量製造等優勢，因此在強調個人製作的時代，能為物件的基礎結構設計
與製作提供一定程度的幫助。以下即針對雷射切割機的基礎原理、使用上需注
意的事項，以及相關成品的製作流程做介紹。
圖 1 雷射切割機
(一)、運作原理
雷射切割機的歷史可從雷射的出現開始談起，「雷射」（英語：Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation，縮寫為我們所知的
LASER）是指通過受激輻射而產生並放大的單頻光。在 1930 年，愛因斯坦
描述了原子的受激輻射後，人們很長時間都在猜測，這個現象可否被用來

5. 3
加強光場。在 1953 年，Charles H. Townes, James P. Gordon 和 Herbert J.
Zeiger 製造出第一具微波放大器，當時稱為 MASER （其原理與現在所稱
的雷射相同），1958 年，美國科學家查爾斯·湯斯和阿瑟·肖洛發現了一種神
奇的現象：當他們將氖光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時，晶體的
分子會發出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。根據這一現象，他們提出了
「雷射原理」，即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發時，都
會產生這種不發散的強光--雷射。
1960 年 5 月 16 日，美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼（T.
Maiman）博士宣布獲得了波長為 0.6943 微米的雷射，這是人類有史以來
獲得的第一束雷射，梅曼因而也成為世界上第一個將雷射引入實用領域的
科學家。他的方案是，利用一個高強閃光燈管，來刺激紅寶石。紅寶石在
物理上是一種摻有鉻原子的剛玉，當紅寶石受到刺激時，就會發出一種紅
光。在一塊表面鍍上反光鏡的紅寶石的表面鑽一個孔，使紅光可以從這個
孔溢出，從而產生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可
使其達到比太陽表面還高的溫度。
由於雷射光具有單色性極好，發散度極小，以及極高的亮度與功率，
因此其所對焦的位置可依照不同的雷射媒介產生不同溫度與功率，而雷射
切割機即是藉雷射光高功率的特性，對材料進行切割與燒蝕作業。
(二)、雷射切割機的種類
雷射切割機有許多款式與類型，大致上我們可以將其依「切割物材質」
與「雷射光發射器」的差異來做分類。

6. 4
A. 按「雷射光發射器」來分：
在原理介紹中，我們已知雷射切割機最重要的關鍵在於雷射光之使
用，而依照其製造時的原理與物質可將雷射光發射器分為：燈泵浦 YAG
雷射切割機（波長 1064 nm）、CO2 雷射切割機（波長 1064 nm）、半導
體雷射切割機（波長 1064 nm）、光纖雷射切割機（波長 1064 nm）、
綠光雷射切割機（波長 532 nm）、紫外雷射切割機（波長 266 nm）等
類型。
B. 按「切割物材質」來分：
以切割物來區分是較實用的分類方式，這也是在操作或是購買機器
時第一個會被詢問的問題。一般來說可分為：金屬雷射切割機（所有固
態金屬與合金如：不鏽鋼、鋼、氧化鋁、鋁等等）與非金屬雷射切割機
（所有固態非金屬物質如：玻璃、壓克力、皮革、人造革、木材等）兩
種。金屬雷射切割機的價格較高，約在台幣 20 萬到 100 萬間；而非金
屬雷射切割機的價格則在台幣 10 萬到 30 萬間。由於價格差距大，一
般金屬材質會選擇以 CNC 的方式進行加工，而簡單的材質才以雷射切
割機加工。
(三)、使用安全與限制
由於雷射光帶有極高的能量，而且會對切割物進行燒蝕的動作，因此
在使用上有許多需要注意的地方：
A. 對眼睛之傷害：
雷射光的強度從小到大分為四級（僅針對可見光和連續波長的雷射，
對脈衝雷射和不可見光雷射另有其規範），無論哪一級都有潛在的危險

7. 5
性，因此在雷射相關儀器上都會有雷射警示標籤（如圖 2），以及其安
全等級編號：
 第 1 級（Class I/1）：
在裝置內是安全的。通常是因為光束被完全的封閉在內，例如：
CD 播放器。
 第 2 級（Class II/2）：
在正常使用狀況下是安全的，眼睛的眨眼反射可以避免受到傷害。
這類設備通常功率低於 1 mW，例如：雷射指示器。
 第 3a/R 級（Class IIIa/3R）：
功率通常會達到 5 mW，並且會在眨眼反射時間內對眼睛造成傷
害的小風險。注視這種光束幾秒鐘即可能對視網膜造成立即的傷
害。
 第 3b/B 級（Class IIIb/3B）：
在暴露下會對眼睛造成立即的損傷，需配戴可以吸收特定波長光
的護目鏡來保護眼睛的安全。
 第 4 級（Class IV/4）：
雷射會燒灼皮膚，在某些情況下，即使散射的雷射也會對眼睛和
皮膚造成傷害。許多工業和科學用的雷射都屬於這一級，需配戴
可以吸收特定波長光的護目鏡來保護眼睛的安全。

8. 6
雖然一般機具在設計上都會考量到使用者的安全，設計相關的防護措
施，如上蓋開啟時，機器會停止運作，並以功率較低的可見光顯示對焦位
置。但在切割物件時，雷射光線仍可能對視網膜造成傷害，因此不建議使
用者在機器運作的狀態下直視切割處（圖 3）。
圖 2 雷射警示標示
圖 3 雷射切割時會產生強光，易對視網膜造成傷害
B. 使用時產生之有毒氣體：
雷射光會造成物件融化、燃燒以完成切割動作，因此會因切割材質
的差異產生不同種類的有毒氣體，像是一氧化碳、甲醛等，吸入這些氣
體皆會對人體造成傷害。

9. 7
因此機器在設置與安裝時，即應安裝好排氣管線，並搭配空氣加
壓機的吹氣裝置（圖 4），而且在使用時，務必保持良好通風，同時
要求所有使用者在操作前打開排氣設備，以確保使用者的安全。
圖 4 雷射切割機需連接排氣管以減少有毒氣體殘留
C. 工作區之尺寸限制
雷射切割機本身所能切割的空間大小一定有其限制，如上方照片中
的雷射切割機工作範圍只有 60*45 cm，在購買或是設計欲切割之作品
時，皆需考量其尺寸限制。若要製作外型較大的產品，或許可考慮搭配
接合方式的設計，分段切割。
D. 可切割之材料限制
在種類介紹中提到，非金屬的雷射切割機無法對金屬進行切割，因

10. 8
此在相關限制下須更考量以其他的加工方式處理，例如換成以桌上型
CNC 加工等形式來製作。
(四)、操作方式
如同一般的印表機，各廠牌的雷射切割機有其專屬的驅動程式與能支
援的輸出軟體，因此，關於這部份我們並不會一一解說，而是針對與機器
操作有關的重要概念及注意事項來做說明：
A. 設計階段：
雷射切割機是用來對平面進行加工的製造機具，在設計切割造型時
有許多繪圖軟體可以輔助，使用者可依個人使用習慣來選擇，只要注意
需匯出為雷射切割機所支援的檔案格式即可。一般來說，雷射切割機的
出圖設定會透過 Adobe Illustrator 等向量繪圖軟體來傳輸資料，但
Adobe Illustrator 在檔案的選擇上多會有版本限制，因此使用者在選擇
設計圖檔的輸出格式時，可以存成副檔名為.dwg、.dxf 或是.ai，並多做
不同版本的備份方便出圖時的檔案讀取。
B. 切割前：
如同前述介紹，雷射切割機是以燒灼的方式進行切割，同時會產生
有毒氣體，因此在使用前務必將排氣設備打開，並且確保操作空間通風
良好。
因此在規劃相關的加工空間時，建議將機器的操作方式（圖 5）明
確公告於機器周邊顯眼位置或該空間之入口，以提醒使用者正確的操作
程序並注意自身操作安全。

11. 9
圖 5 FabLab Taipei 之雷射切割機使用說明
開啟通風設備後，下一個切割前需要注意的是雷射光焦點之校準。
因為雷射光可產生的最高能量密度在光線焦點處（圖 6），因此為了確
保切割品質，開始切割前的對焦動作極為重要。有些機器有自動對焦功
能，有些則會附校準用參考器（圖 7）。
圖 6 雷射切割機的聚光參照圖（取自臺灣勞委會職能訓練手冊）

12. 10
圖 7 校準用參考器，藉由小型的物件鬆緊程度來判斷距離
C. 切割時：
首先，要了解欲切割的材料特性。尤其對於未切割過的材質要先進
行測試，或者查詢合適的出圖「功率」與「速度」，並在程式中進行設
定。
測試時，不建議直接將功率調到 100%並將速度調到最慢，而應讓
機器從較淺得切割深度開始慢慢加深，以免燒毀下方之蜂狀板進而造成
機具損害。
操作過程中，最好能將測試結果紀錄下來，包含使用之材料、厚度
以及出圖時所設定之速度與功率，供後續使用者參考（圖 8）。另外，
在機器切割的過程，使用者須隨時注意機器的狀況，並不是直視雷射切
割處，而是留心機器運作是否順暢？因為如果機械結構卡住或運作不順，
可能會造成機器起火，所以雷射切割機在運轉時，一定要有人在一旁注
意運作情形。

13. 11
圖 8 使用者紀錄測試結果供其他使用者參照。
D. 切割後：
除了依照標準程序關閉機器外，最重要的是打掃雷射切割機的工作
平台。由於切割後可能會有材料掉落於蜂狀板，因此在使用完畢後，一
定要記得將這些掉落的材料撿起，確保隨時有平整的工作平台可供使
用。

14. 12
(五)、應用方式舉例
不論是單純的平面造型設計，或者透過接榫組合成3D型式的2D零件，
都可運用雷射切割機來製造。以下將透過我們所設計之「沙巴拼圖」（圖 9）
做為以雷射切割機輔助製造的應用實例，來說明數位製造的歷程。
A. 成品照片：
圖 9 沙巴拼圖成品照片

15. 13
B. 製作過程：
 具體化設計構想
為方便進行教學展示與說明，我們主要以發展兼具教學價值與地
方特色的產品為方向，經過一番激盪後，選擇以製作沙巴地圖造型拼
圖來進行。
首先我們藉由 Illustrator 來繪製沙巴地圖的輪廓（圖 10），接著
透過 Solidworks 轉換為工程圖，並印製輸出尺寸 1:1 的紙張樣本（圖
11），來模擬成品的視覺感受。
經過此階段的討論後，我們決定將其外框邊長由原本設定的 8
公分更改為 10 公分。
圖 10 於 Illustrator 繪製圖形線稿

16. 14
圖 11 利用 Solidworks 繪製三視工程圖，模擬其實際感覺
電腦輔助設計的好處在於我們能以最迅速且最低成本的方式，進
行基礎產品的模擬與打樣，設計團隊也可以很容易了解彼此的想法，
對於縮短溝通、討論、篩選合適設計之歷程大有貢獻，但接下來還是
要靠實體打樣才能對材質與製造方式進行確認。
 實體打樣
確認產品大小後，則進入壓克力裁切打樣階段，這個步驟可以進
行手感測試，同時再次確認視覺效果（圖 12）。經過測試後，壓克力
拼圖的厚度從原先設定的 4 mm 縮減成 3 mm。
圖 12 壓克力打樣
（壓克力板兩面各有一層保護紙，切割前須將距離雷射較近的一端撕開。）

17. 15
 組合與裝飾
在修飾的部分由於透明壓克力裁切後，即會因透光性產生特殊質
感，因此不太需要針對材料本身做處理，所以我們把重點放在底圖設
計以及組裝配件的選擇與搭配上，藉由光亮的螺栓來固定完成的沙巴
地圖拼圖，不僅在質感上與壓克力材質相襯，並完美結合各個物件，
還兼具收藏與展示的價值能作為擺飾（圖 13）。
圖 13 以金屬壓克力螺栓安裝拼圖
順帶一提，在數位製造上，除非有特殊用途，否則我們會盡量選
擇適切的「標準零件」來搭配設計，像是螺栓這類有標準規格的配件，
通常不會特意製作，而會在設計產品時考量標準零件的安裝需求來做
適當的處理。
C. 其他相關作品展示：
除了單純的平面設計，也可利用接榫設計或是利用切縫增加材料可
撓性，來建構立體造型（圖 14）。

18. 16
圖 14 雷射切割搭配榫接與切縫設計作品（攝於 FabLab Taipei）

19. 17
Chapter 2 3D 印表機
3D 列印（3D printing），又稱積層製造（Additive Manufacturing, AM），
屬於快速成型技術的一種，它是一種以數位模型檔案為基礎，直接製造幾乎任
意形狀之三維實體的技術。3D 列印運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，透過
逐層堆疊累積的方式來構造物體。此種製造方式較過去將原料進行切割、破壞
來塑形的方式來的環保，並且可製造出較目前 CNC 加工更多元與符合生物體外
型的結構。以下將就 3D 印表機的原理與類型進行說明。
(一)、運作原理
3D 印表機的概念最早在 1986 年由 Charles W. Hull 發明 SLA 成型技
術。以如同積分的方式，將實際物體進行切割（圖 1），當切割的間距越小
時，疊層後的物體就越貼近實際狀況。因此隨著電腦運算能力的進步，人
們開始在電腦上進行 3D 繪圖後，除了帶動動畫產業與相關工程業之發展外，
此一概念即迅速被實現，並製造出全球第一台原型機（RP, Rapid
Prototyping，即 3D 印表機）SLA1，使人們可將電腦上的物件透過印製的
方式產出。但在過去，3D 列印技術的專利由少數廠商所擁有，因此造成價
格居高不下，相關資訊也較少為所人知。
圖 1 3D 列印概念 ─ 切割分層

20. 18
在 2009 年相關專利 FDM（Fused Deposition Modeling，熱熔式疊加
成型）到期後，3D 列印技術與市場產生爆炸性的成長，低價格 3D 印表機
如雨後春筍般不斷的產出，更有些工作坊以學員自行製作 3D 印表機的形式
進行教學與授課，而相關的應用也不斷地被研發出來。目前的 3D 列印技術
有 SLS、DMLS、FDM、SLA、DLP、FFF、MEM、LOM、EBM、SHS 與 PP
等列印方式，將在以下以較常見的類型進行解說。
(二)、3D 印表機的種類
3D 列印有許多種不同的方式，價格和設備、材料使用上也不同，在
這裡我們將列出較常見的 3D 列印，雖然不一定是隨手可買的，但找一下或
許可在某些工廠找到的 3D 列印設備。
A. 選擇性雷射燒結（Selective Laser Sintering, SLS）
SLS 是一種加成式的製造技術（圖 2），利用高強度的雷射光（例如：
二氧化碳雷射）去熔化小部分的材料粉末（例如：塑膠、金屬、陶瓷和
玻璃），使其均勻燒結在加工平台上方，完成一層之後加工平台會下降
一層，再鋪上一層很薄的粉末層，電腦控制雷射光束再重複剛剛先前步
驟，在新的粉末層對於需要的部分熔化燒結，而沒有經過雷射掃描的部
分依然呈現粉狀，最後將其去除多餘的粉末，並經過打磨和烘乾等等後
續處理步驟，即可得到最終成品。

21. 19
圖 2 選擇性雷射燒結示意圖
B. 光固化成型法（Stereolithography, SLA）
利用 UV 雷射光照射在光敏樹脂上，使其進行固化，完成一平面之
後，再將高度下降，未被照射的樹脂將會維持液態，依照這樣的模式不
斷製作多層，最終完成一實體後拿到UV光下進行最終固化過程（圖3）。
使用 SLA 的優點在於其具有較高的精度和較好的表面，且強度較高。
缺點在於價格較昂貴，製作成本高，光敏樹脂對環境有汙染，且容易使
皮膚過敏。
圖 3 光固化成型法示意圖

22. 20
C. 熔融沉積製造（Fused Deposition Modeling, FDM）
熔融沉積製造（圖 4）為現在市面上最常見的 3D 輸出方式，將熱
塑性材料，如蠟、ABS、玉米樹脂、尼龍等，以線狀供料，並將其加熱
至材料的熔點後由噴頭送出至成型的載物台（圖 5）。由於載物台的溫
度較噴頭為低，因此材料會再次凝結而形成一層輸出的材料，下一層再
依成品需求輸出至原先材料上，再因溫度降低而凝結，反覆進行至輸出
物完成。每層材料約為 0.15 mm~0.25 mm，較其他方式為粗，造成輸
出成品外觀有明顯一條一條的分層痕跡（圖 6），但由於技術開放且價
格較低廉，深受學校及相關自造者與製造者喜愛，成為目前 3D 印表機
最常見的類型（圖 7）。
圖 4 熔融沉積製造的材料輸出示意圖
圖 5 熔融沉積製造 3D 印表機實際輸出情況

23. 21
圖 6 熔融沉積製造 3D 印表機輸出成品
圖 7 常見 3D 印表機
另外，常見的 FDM 3D 印表機最普遍使用的材料有 PLA 和 ABS，
將於附錄分類解說。而其餘的前述加工方式：DMLS、DLP、FFF、
MEM、LOM、EBM、SHS 與 PP 等，由於目前較為罕見，因此不在此
進行討論。

24. 22
(三)、使用安全與限制（以 FDM 3D 印表機為例）
熔融沉積製造（FDM）的材料雖然有蠟、ABS、玉米纖維樹酯、尼龍
等材料，但還是以 ABS 為大宗。因此在使用上有些許地方需要多加留意。
A. 機具運轉時產生之有毒氣體：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 （Acrylonitrile Butadiene Styrene，
俗稱 ABS），由於含有苯等化合物，在加熱後會產生有毒氣體，因此在
操作時建議保持該空間之空氣暢通。
B. 線材的輸出順暢：
由於熔融沉積製造的 3D 印表機在列印時的方式為擠出材料，因此
像一般的噴墨印表機一樣容易產生堵塞的現象。因此平時的保養極為重
要，在平時使用期間，每隔一陣子就需針對噴頭進行清潔；有些廠牌的
印表機會配備相關清潔用品，若無則可使用丙酮將噴頭上的髒污溶解乾
淨。
在列印時則建議留在機器附近，隨時觀察機器運作狀況，如此一來當機
器發生狀況時則可以即時進行停止以節省時間與材料。
C. 圖形支撐之需求：
3D 列印是透過材料一層層的堆疊進行塑型，因此圖形如果並非從
底部長起，而是在空間中才產生圖形形成懸空的狀況的話，由於材料輸
出後沒有相對應的支撐物，因此材料可能會往下落下，使列印物的列印
結果變得不穩定（圖 8）。
因此在列印時要注意如果可以選擇「支撐」則需選擇該選項，以確
保列印之成果。或是可以另外使用程式進行支撐材料之「長出」。

25. 23
圖 8 缺乏支撐填充所導致的物件損壞
(四)、操作方式（以 FDM 3D 印表機為例）
3D 印表機在數位工具使用上屬於一個極為容易且簡單的使用機具。操
作時第一個需要注意的地方是需使用副檔名為.STL 的檔案，將檔案傳輸至
印表機後即可開始列印。
其次，則是會因使用機具的不同而產生差別，在一般 FDM 3D 印表機
上，有些在列印前需要在底板上塗上相關的黏著劑，有些則是使用洞洞板
使填料能牢牢地抓在底板上以順利進行列印，相關的使用細節皆須與該機
器的製造商或是自造者進行討論（這邊提到的自造者為 Maker，即現在全
球盛行的自造者運動）。
最後，在使用完畢時則須注意清潔等善後，才能在後續使用時有良好
運作的 3D 印表機。

26. 24
(五)、應用方式舉例
A. 基本的 3D 列印流程
 取得 3D 圖案：
3D 列印的內容極為多元，我們可以透過自行繪製或進行 3D
掃描來取得圖檔，也可以上 thingiverse 等 3D 圖檔供應網站上
尋找並下載他人所分享的 3D 零件圖來使用
（http://www.thingiverse.com/）。
 轉成 STL 檔案：
取得 3D 圖檔後（圖 9）一定要將欲列印輸出的檔案轉存成
副檔名為.STL 的格式（圖 10）才能順利輸出。
圖 9 在軟體中開啟 3D 圖檔

27. 25
圖 10 副檔名為.STL 的檔案圖示
 進行列印：
將檔案匯入輸出程式並傳送到機器後，待機器到達工作溫度
即開始列印（圖 11）。
圖 11 機器開始列印

28. 26
 去除支撐材料：
如同前面所言，鏤空的物件需要額外的材料支撐才可以穩固
建立，因此列印後會有支撐材料殘留（圖 12），取下物件需先清
除支撐材料才能得出成品（圖 13）。
圖 12 支撐材料清除前與清除後
圖 13 完成萬聖節骷髏頭

29. 27
B. 其他相關作品展示：
3D 列印屬於輸出技術，而且由於近幾年的機具推廣，讓這項技術
變得廣為人知，推廣的狀況也較雷射切割技術來的成熟，也有許多平台
提供相關的設計與成品，因此我們在這邊則提供網路上的作品展示以及
網頁做為參考（圖 14-17）。
 Thingiverse：
圖 14 提供 3D 圖檔之網頁空間
 Iai Sculpture Project：
圖 15 日本藉 3D 掃描捕捉居合道劍路軌跡進行創作

30. 28
（取自網站 http://vimeo.com/62947874）
 Robotic Fabrication：
圖 16 運用數學概念呈現拓樸意象並透過 3D 列印輸出

31. 29
Chapter 3 數位割字機
與其他數位製造相關機具相較，數位割字機的危險性相對低且容易上手，
在實際應用上可變化性也非常高，一般常見規格的機型售價約在台幣 1 萬至 3
萬元之間，無論在價格、操作方式與安全性等面向，皆相當適合初學者使用。
(一)、運作原理
割字機的運作方式與噴墨式印表機類似，只是在噴頭的部分以刀具取
代墨水匣，並且加強進退工作物的精準度與靈敏性，透過刀具左右移動及
工作物的進退動作所產生的 XY 軸相對運動，即可完成平面切割的工作。
(二)、常用機器配件
A. 切割刀
屬於耗材必須定期檢查、更換，壽命會因刀刃材質與使用習慣有所
差異。通常會依據欲切割材料的厚度、材質選用不同的切割刀，因此最
好能搭配收納盒並清楚的標示刀具用途。
B. 刀座及退刀銷
刀座是用來將切割刀安裝於機器本體的配件，也具有調整刀壓的功
能；退刀銷則在更換刀具時，用來輔助取下切割刀。
C. 轉貼膜
為避免切割下來的物件在切割完成前遺失或損毀，甚至影響機器正
常運作，必須在切割前將欲切割的材料黏於轉貼膜上，同時在輸出設定
上，刀壓只能切斷材料盡量避免傷及轉貼膜。轉貼膜屬於耗材，當失去

32. 30
黏性或嚴重破損時就必須更換，使用習慣對轉貼膜的壽命影響非常大。
(三)、操作方式
由於各機型適用的設計軟體及輸出設定不盡相同，因此以下介紹將著
墨於割字機共通的操作概念，以及能輔助其他加工方法或展現創意與巧思
的應用兩部分。
A. 設計階段：
除了切割文字之外，數位割字機也可以依據使用者需求對圖案或物
件輪廓作切割或壓線的動作，而無論要執行哪個項目，一定要優先考
量機器的性能限制，包含：最大可接受紙張寬度、最大切割寬度、切割
刀壓（影響可切割的材料類型、厚度）、切割精度、解析度…等。
設計階段可用的軟體種類繁多，但由於每臺割字機所支援的輸出程
式不同，除了考量設計者操作軟體的習慣性之外，最好能依據各機型
選擇適切的設計軟體，並儲存成相對應的檔案格式，以避免成品受軟硬
體的相容性干擾而影響輸出品質。
B. 切割前：
數位割字機在使用上對於工作場所並無特殊需求，因此設計完成並
確認無誤後，將欲切割的材料黏於轉貼膜上，即可準備輸出。
另外，大部分的割字機可以透過軟體控制割字時的刀壓、刀速，因
此在正式切割前，應該先針對欲使用的材料進行測試，尤其確認刀壓是
否合適，並且將測試結果詳細記錄下來，供日後參考。
如果不需要進行材料測試，則要檢查切割刀的狀態，以及輸出設定

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上的刀壓與刀座上的設置是否一致。
C. 切割時：
刀壓設定與工作物的材質有關，速度設定則應根據欲切割的形狀特
性與複雜度做調整：切割速度過慢時，平滑曲線的部分會產生微小鋸齒；
切割速度過快時，則是部分的尖角可能被圓角取代。
割字機運作時，工作物的移動路徑上必須淨空，以免工作物進退
時受到干擾，輕則導致成品受損或輸出中斷，嚴重可能連帶造成刀具
或機具損害。
D. 切割後：
一般而言，會以鑷子和針狀物來輔助取下切割完成的物件，假使切
割的樣式非常複雜，這個步驟會是最具技巧性的一環，其技術與方法會
因材質特性有所差異，且需要靠經驗的累積與操作練習，具體的內容就
不在此細說。
(四)、機器與耗材使用維護注意事項
A. 操作前務必詳閱說明書，考量機型、刀具的規格，並遵守其功能性
與工作區尺寸的限制，以正確的方式使用機具。
B. 切割刀須依據用途做分類，至少必須區別切割薄材料與後材料兩種。
因為不同材料對刀具特性的需求會有所差異，薄的刀具一定要非常
鋒利；而厚的刀具需承受足夠刀壓（一般會以降階二次使用的方式
延長切割刀的壽命）。
C. 使用轉貼膜輔助切割時，應盡量避免造成轉貼膜之黏膠層與塑膠片

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本身的損傷。
(五)、應用方式舉例
A. 直接輸出切割：
可用材料包含各式紙張、貼紙、有些機形甚至可以切割布料，適用
於製作招牌字體、建築模型、包裝禮盒、噴砂圖案設計等。
B. 搭配普通印表機使用：
此法可用來製作字卡、圖卡或貼紙等。首先確認割字機有配備紅外
線定位功能，接著在輸出軟體上建立定位點，並置入圖案同時建立循邊
切割線，然後用普通印表機列印圖案與定位點，最後放入割字機並執行
切割動作即完成。
C. 配合轉印切割材料使用：
此法常用來製作特色 T 恤及團體服，藉由刻字機的輔助可以快速完
成欲轉印的圖案製作，且能確保生產出的成品品質穩定。

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Chapter 4 當數位製造碰上傳統製造
數位製造的起源及來自傳統製造，過去我們利用個人手工一點一滴的製作
出想要的東西，而在數位製造成為顯學之後，傳統製造方式卻依舊發揮它的效
益，以下我們將分享一些數位製造與傳統製造結合的實例。
(一)、電腦繪圖與網版印刷的結合
網版印刷在中國大陸被稱為絲網印刷，英文稱為 Screen Print，是印
刷紋路透空如孔的印刷方式，將油墨加在一張有細孔的網目，油墨穿過細
孔印到置於其下的物品上，不需印刷的部位則佈滿乳劑使印料無法穿透。
因為常用絹布為版材，所以也稱絹印。
網版印刷是一種多用途的印刷，可在各種材料上印刷，例如衣服、陶
瓷、茶具、電器、大型看板、電路板、塑膠外殼,金屬及高科技相關產品等，
成為現代產業不可或缺的一門技術。因此透過電腦繪圖，再將圖案以此方
式處理，即可視為傳統技術與現代技法的結合。
A. 結合步驟：
 準備欲印刷之圖案
準備好欲印刷之黑白圖片，或透過電腦將圖案處理為黑白模
式（圖 1），接著以黑墨將圖案印在透明塑膠片（直接列印輸出或
影印手稿皆可），注意黑墨的濃度須達到完全不透光的程度，白色
部分則維持透明。

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圖 1 將欲製版的部分轉成黑色
 清潔網版
以清水或肥皂水去除網上的灰塵後風乾，烘乾步驟可使用吹
風機，但須注意不要讓熱風把網燒破了，待網版風乾後則須細心
去除網板上脫落的線段，以免影響印刷品質。
 塗佈感光乳劑
市面上有許多類型的感光乳劑可供挑選，建議選擇疊氮鹽較
安全（圖 2）。販售時，感光乳劑通常會是一罐溶劑，再附上一包
已經調好劑量的原料，使用前須將兩者均勻混合才能發揮感光效

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果。利用感光乳劑遇光後會硬化的特性，我們會在網版上塗佈一
層感光乳劑（圖 3），待其風乾後即可進入曬版程序。
圖 2 疊氮化鈉感光乳劑
圖 3 均勻地塗佈感光乳劑
 曬版及洗版
將印好圖案的透明片置於上完感光乳劑的網版上進行曬版
（可自製日光燈曬版器或是放置於太陽下曬版），待受光處硬化後

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即可以水沖洗網版，除去未受光處的感光乳劑，即會出現我們所
繪製的圖案（圖 4）。
圖 4 完成洗版動作，圖案顯現出來
 網版的保護處理
網版洗淨後須耐心烘乾，並在四周貼上膠帶，避免印料附著
於木框上不易去除（圖 5），完成後即可開始印刷。
圖 5. 網版的保護處理

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B. 結合成果：
透過網版印刷可以做到用印表機等方式輸出所無法呈現的立體感
或是局部亮光等效（圖 6）果。將製好的網板固定到印刷台上（圖 7），
就可將圖案複製到想印刷的材質上（圖 8）。
圖 6 上松香粉可產生局部浮凸與亮光效果。
圖 7 印刷過程

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圖 8 印刷成品
(二)、3D 列印、雷射切割與傳統鑄造技術的結合
鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約 6000 年的歷史。
中國約在公元前 1700～前 1000 年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上
已達到相當高的水平。
鑄造是指將室溫中為液態但不久後將固化的物質倒入特定形狀的鑄模
待其凝固成型的加工方式。被鑄物質多為原為固態但加熱至液態的金屬（例：
銅、鐵、鋁、錫、鉛等），而鑄模的材料可以是沙、金屬甚至陶瓷。因應不
同要求，使用的方法也會有所不同。
3D 列印可用與鑄造看起來顯而易見，但雷射切割也可以透過其表面刻
蝕的效果進行更精細的圖案設計，隨後進行鑄造。在這裡我們將使用雷射
切割製的硬幣進行矽膠的樹酯翻模。

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A. 結合過程：
 繪製切割線圖：
與一般雷射切割步驟相同，要先進行切割線圖的繪製工作（圖
9），並設定好輸出尺寸。
圖 9 繪製 Ai 切割線圖
 製作壓克力模型：
首先將線稿匯入 3D 軟體中，設定好各個區塊的厚度，模擬
並確認效果後（圖 10），即可以雷射切割機製作壓克力模型（圖
11），由於凹陷部分的雕刻必須以點陣方式掃出，因此會在模型上
產生細微的切割路徑（圖 12）。

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圖 10 在電腦上模擬雕刻後的狀況
圖 11 雷射切割機雕刻出的壓克力模型
圖 12 顯微鏡下雷射切割出的路徑痕跡

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 製作矽膠模：
每一款矽膠都會有其相對應的硬化劑及調配比例（圖 13），
購買時要特別注意包裝上的標示與說明，或向廠商詢問。
圖 13 矽膠及其硬化劑
將尚未硬化的矽膠模放入真空機中（圖 14），能幫助膠模內
的空氣排出，避免圖案或形狀的樣貌受氣泡影響，以確保翻模鑄
造過程順利。
圖 14 將矽膠模放入真空機抽氣

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(三)、雷射切割與 3D 列印技術的結合
利用雷射切割機及 3D 印表機在加工上的差異與特性，就能針對作品中
不同結構的設計發揮其效用，製造出不同於單一加工方式所能呈現的產品
效果。
雷射切割適用於平面上的切割與雕刻工作，若能搭配傳統木工常用的
榫接或其他組裝方式，則可將切割完成的平面物件組合為立體型式；而 3D
印表機的優勢在於能根據所繪製的 3D 模型，直接輸出生產各式造型的立體
物件。因此，只要善用這兩種機具的製造特性，並與設計構想結合，就能
輕鬆創造出各式各樣令人意想不到的創意作品。
像是下圖的萬聖節南瓜燈（圖 15），即是透過 3D 輸出，以玉米纖維樹
酯（PLA）材料印製上方的南瓜頭裝飾，再配合雷射切割，以密集板製作底
部可收納電路的盒子。
圖 15 萬聖節南瓜燈

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在材料選擇上，由於 PLA 具有透光性，因此在製作與照明相關的 3D
列印物件時，可以考慮使用，如欲使用另一種常見的 3D 列印材料 ABS 製
作這類作品時，則建議盡量以開孔透光的方式來設計造型，兩種材料與設
計方式可營造出不同的光線美感。
在加工方式的選擇與材料結合的設計時，之所以使用雷射切割製作盒
子，而不以 3D 列印輸出的方式，主要是為了縮短生產的時間。如果要呈現
雷射切割難以完美表達的曲面設計，則需使用 3D 列印的物件進行展示，使
得作品可以完整呈現。
(四)、數位製造與傳統製造結合的概念
總歸而言，每種機具都有其優勢與限制，任何創作也不必侷限於使用
單一素材或加工方式，如何使用適當的材料、機具讓設計構想能完美呈現，
端看創作者的智慧與經驗，藉由以上的機具教學，希望能帶給各位對不同
加工方法更深入的認識與了解，也提供了許多作品範例以及設計過程的考
量因素，期望這些內容能為讀者帶來一些幫助，讓腦海中的構想能以更好
的方式呈現出來。