3D列印技術與應用模組

教 育 部 智 慧 生 活 人 才 培 育

Smart Aging Alliance

智齡聯聯盟跨領域⼈人才培育課程模組-104年年研發初版

3D列印技術 與應用模組 (3D Printer) 王明旭 講師 大同大學 工業設計學系

楊朝陽 助理教授 大同大學 工業設計學系 1

目 錄 03 ❖概述 05 ❖課程規劃 07 ❖課程實施步驟及內容 07 ‣單元⼀一：3D列列印技術發展與原理理 11 ‣單元⼆二：3D列列印流程操作與練習 13 ‣單元三：⾼高齡創新輔具議題發想 15 ‣單元四：3D列列印應⽤用與實務創作

17 ❖實際案例例-案例例名稱 17 ‣教學實況記錄 22 ‣學⽣生作品 25 ‣3D列列印知識與經驗

26 ❖建議及注意事項

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3D 列 印 技 術與 應用 模 組 王明旭 講師 大同大學 工業設計學系

開發教師

楊朝陽 助理教授 大同大學 工業設計學系

❖課程規劃

‣模組簡介

《經濟學⼈人雜誌》提出，製造業的數位 化與社群化將掀起⼈人類⽂文明第三次⼯工業 ⾰革命。⽽而其中最關鍵的技術就是3D列列印 技術(3D Printer)。年年輕的學⽣生世代，如 何在學校期間透過知識的學習與技術的 應⽤用，提早認識3D列列印技術並作為未來來 相關學習與應⽤用的重要知識資本，也可 讓同學們搭上這⼀一部重要科技應⽤用的快 速列列⾞車車。 「3D列列印技術與應⽤用」課程模組，希望 從⾼高齡⽣生活探索出發，從中發現有趣輔 具問題，並進⾏行行創意發想與3D列列印實作 練習。課程⽬目標將以⼈人為本、觀察體驗 的設計理理念念，整合學⽣生創新發想、設計 3

思考及動⼿手實作的能⼒力力，並強調跨領域 合作的團隊創新設計。 本課程模組為創新流程（Process）類 型的P模組，主要教導學⽣生在⾃自我⽣生活場 域中探索需求，進⽽而應⽤用3D列列印進⾏行行實 作，最後針對創新設計原型進⾏行行測試評 估。 課程強調⽣生活思考、解決真實問題，以 實際⽣生活為例例，探索⾼高齡⽣生活中會⾯面臨臨 的問題，並以3D列列印提出具體可⾏行行的解 決⽅方案，達到創新思考與設計實現的課 程⽬目標。

‣課程⽬目標 透過課程了了解與認識3D列列印的技術與發展 透過課程了了解與認識3D列列印的功能與應⽤用 透過課程練習實作3D列列印的流程以及操作 培養3D列列印應⽤用的⾼高齡輔助設計議題思考 執⾏行行跨領域⼩小組3D列列印創新⾼高齡設計實作

‣教學時數 本課程包括4個單元，總計教學時數為12⼩小時。 單元⼀一：3D列列印技術發展與原理理（2⼩小時） 單元⼆二：3D列列印流程操作與練習（2⼩小時） 單元三：⾼高齡創新設計議題發想 （4⼩小時） 單元四：3D列列印應⽤用與實務創作（4⼩小時）

‣適⽤用學習者

‣適⽤用課程

本模組適⽤用對3D列列印技術有興趣之 ⼤大學部與研究所學⽣生,不限科系。

本模組以創新技術導向,適⽤用以3D列列 印技術發展相關服務或產品之課程, 不限學科領域皆適⽤用。

‣預期效益

‣應⽤用場域

⽇日常⽣生活中之相關⾼高齡創新設計,例例 如居家⽤用品、輔具與客製化⽤用品。

供學⽣生修習進階課程,及未來來參參與3D 列列印相關創新服務或產業的基礎。

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❖課程規劃 ‣教學理理念念 「3D列列印技術與應⽤用」課程模組運⽤用智齡聯聯盟 T型⼈人才⼯工作坊的教學理理念念，採⽤用以學習者為中 ⼼心的參參與式學習，培養學⽣生發揮⾃自⾝身專業、跨領 域合作的能⼒力力，並且以雙教師協同教學，引導學 ⽣生以設計思考（ Design thinking）的流程，從探 索（Discover）、界定問題（Define）、 概念念發 展（Develop）到付諸實現（Deliver），讓修課 學員組成跨領域的⼩小組，透過共同討論、分享不 同觀點的意⾒見見並深入分析問題，尋找可能的最佳 ⽅方案。 在此學習過程中，教師的⾓角⾊色並⾮傳統教學直 接給予學⽣生知識或解答，⽽而是透過雙教師不同專 業領域的對話，觸發與引導學⽣生學習辨識問題、 思考問題、解決問題的⽅方法。

‣課程⼤大綱 • 單元⼀一：3D列列印技術發展與原理理(2⼩小時) 建⽴基本3D列列印知識與技術概念念，介紹3D列列印各 領域應⽤用技術，了了解3D列列印現在發展與未來來潮 流，並可利利⽤用3D列列印技術實踐創新的⽅方法。 • 單元⼆二：3D列列印流程操作與練習(2⼩小時) 透過3D列列印軟硬體介紹深入認識前端輸入技術， 包含3D建模軟體、3D列列印軟體以及3D列列印設備 與材料，並透過後端輸出製作技巧教學與練習， 實際練習操作相關3D列列印軟硬體。 • 單元三：⾼高齡創新設計議題發想(4⼩小時) 以基礎⾼高齡知識概念念為主，介紹⾼高齡者的⽣生⼼心理理、 認知與社會功能變化，以及⽼老化過程對⽇日常活動 的影響，並以使⽤用者為中⼼心的設計理理念念進⾏行行⾼高齡 創新設計議題發想與確認。 • 單元四：3D列列印應⽤用與實務創作(4⼩小時) 以⾼高齡創新議題為基礎，進⾏行行造型與功能創意發 想，並透過3D列列印技術進⾏行行創新概念念實現化。

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‣課程時間 總時數 12⼩小時 共四個教學單元

‣學⽣生⼈人數 本模組建議學⽣生⼈人數為 25~30位,可分為4~5組, 每組學⽣生皆為跨領域組 成。

‣場域洽談 本模組單元三「⾼高齡創新 設計議題發想」,為實地⾄至 長者⽣生活環境進⾏行行體驗與 觀察活動,需提前洽談場域, 確認適合的時段及可協助 課程的家屬,如家⼈人、照顧 者以及長者⽣生活中所使⽤用 的設備與器具。

‣學⽣生成果評量量⽅方式 本模組之成果評量量⽅方式 為 評核學員提出的⾼高齡創新 3D列列印⽅方案,從不同⾯面向 提出⾼高齡創新建議的設計 ⽅方案。 可由課程教師、⻑⾧者與家 屬共同組成評審團,從內容 適切性、考量量完整性、具 體可⾏行行性、創新性、報告 表達等項⺫⺲提供回饋。

❖課程規劃 ‣教學師資及⼈人員 課程教師：2位 ⼯工作坊課程規劃、教學活動設計、3D列列印設備介紹與操作⽰示範及引導⼩小組討 論。

教學助理：2位 協助相關課程規劃、3D列列印裝備設定與操作、場地規劃及⾏行行政業務。

業師：1位 3D列列印專業廠商業師，提供單元⼀一與單元⼆二相關3D列列印基本知識與未來來相關 應⽤用的可能性指導。

高齡使用者：3-4位 以⼝口語表達清楚之長者提供，於單元三與學習者進⾏行行⾼高齡⽣生活點滴的互動對 話，可依據各組別所提出議題進⾏行行適當長者的安排。

工作人員：1位 協助課程準備、問題排除及教學實施。

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❖課程實施步驟及內容 2HR

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3D列印技術 發展與原理

3D列印流程 操作與練習

高齡創新設 計議題發想

3D列印應用 與實務創作

單元一

單元二

單元三

單元四

教學⼩小叮嚀：本單元主要介紹3D印表機的原理理與發展，讓學員們可以充分了了解 此創新技術的技術背景、發展歷程、現有應⽤用以及未來來的前景，並進⾏行行相關技 術的比較，讓學員了了解3D列列印完整概念念。 本課程為創新科技(Technology)結合創新流程(Process)綜合類型課程,強調雙教 師引導、進入實際場域、跨領域合作、科技應⽤用與解決問題的學習模式。課程主要 包含四個單元,以T型⼯工作坊的雙教師協同教學形式,連結運⽤用講授法、體驗教學法、 討論法、合作實作等教學⽅方法。

‣單元⼀一：3D列列印技術發展與原理理

⽬目標

- 教學⽅方法

了了 解 與 認 識 3 D 列列印的技術發展 與未來來應⽤用

講授法：由授課教師先以簡報⽅方式，引⾔言本課程的教學⽬目標， 講授基本3D列列印知識與技術概念念，接著介紹3D列列印各領域 應⽤用技術，藉以了了解3D列列印現況發展與未來來可能潮流，並 可利利⽤用3D列列印技術實踐創新的⽅方法，建立基本與正確的3D 列列印專業知識內涵。

- 教學內容

時間 2 HR

在過去如果要將⼀一個創新設計概念念實體商品化需要經過 打樣，測試，鑄模與⽣生產的完整流程，因為⽣生產原型打樣流 程，與⽣生產正式商品的流程及成本幾乎相同，且樣品若若不符 需求就必須重新打樣流程，這讓整個商品⽣生產的流程相當冗 長並且需要耗費⼤大量量的時間、資⾦金金、⼈人⼒力力等。 3D列列印技術的出現與快速發展，讓創新概念念實現變得更更 容易易與有效率，也讓創新者能夠更更快速完成創新設計概念念的 實際原型與功能，藉以加速了了創新設計的流程與時間，讓設 計概念念轉化為視覺化產品的時間縮短，因⽽而加速創新設計概 念念實體化的速度。 7

場地 室內教室 器材 3D列列印機

本課程的總體⺫⺲標是希望透過實際場 域經驗分享與洞洞察，以及設計思考與創 新實現，能夠讓參參與學員體認與實踐3D 列列印的知識學習與創新應⽤用。

快速成型技術不但節省成本也縮短了了 創新產品的研發⽣生產周期，可減少在⼯工 具上的設計、製造、與驗證的時間，也 確保了了新產品的上市時間和新產品開發 的⼀一次成功，從⽽而明顯提⾼高了了產品在市 場上的競爭⼒力力和企業對市場的快速反應 能⼒力力，然⽽而這樣的技術過去卻也因為技 術⾨門檻⾼高以及價格昂貴造成無法普及⾄至 ⼀一般⼤大眾⽣生活中，⽽而3D列列印匯集過去數 ⼗十年年快速成形技術的經驗累積並付諸實 現，也因此快速成形技術的成長造就了了 ⽬目前3D列列印產業的優勢與應⽤用前景。

T型⼈人才培育便便是要學⽣生帶著⾃自⾝身的 專業前來來，透過課程安排的觀察體驗與 設計思考兩兩⼤大⾯面向，拓拓展專業的廣度， 最後讓學⽣生能獲得觀察體驗、跨域合作、 反思回饋、創新設計的能⼒力力，進⽽而提升 學員未來來創新思考與實踐能⼒力力。 3D列列印要介紹與發展，是本課程單 元⼀一的重要概念念，主要希望讓同學正確 認識與深入了了解3D列列印的技術發展與未 來來的可能應⽤用。

有別於我們認知的傳統平⾯面印表機, 3D列列印是在立體設計圖輔助下，利利⽤用各 式成型材料，透過逐層堆疊的⽅方式列列印 出立體產品。也因此3D列列印的便便利利與普 及 造 就 了了 “ ⾃自 造 者 運 動 ” ( M a k e r movement)，「⾃自⼰己製造產品」(Make by yourself )的創新產業化趨勢也在近 年年蓬勃發展。在⼯工業製造應⽤用上3D列列印 技術常常應⽤用在模具製造、⼯工業設計等 實務領域，⽤用於製造產品模型。3D列列印 技術的快速進步與普及，使相關技術快 速提升同時成本⼤大幅下降，技術的普及 與價格的下降，使其更更有機會應⽤用在⼯工 程技術、航太⼯工業、珠寶服裝、⽣生物醫 療等產業的前景看好，更更有⼈人認為它會 引發下⼀一波新的⼯工業⾰革命，改變⼈人類未 來來的⽣生活，美國總統歐巴⾺馬喊出「讓製 造業重返美國」的政策，其中的重點產 業就是 3D 列列印產業。

3D列列印的發展 3D列列印源⾃自於“快速成形技術”(Rapid Prototyping,RP)⼜又可稱為“快速原型製 造”(Rapid Prototyping Manufacturing, R P M ) 技 術 ， 該 技 術 發 展 於 8 0 年年 代 後 期，是⼀一種基於材料堆積法的⽣生產製造 技術，突破了了傳統加⼯工模式，被認為是 近來來製造領域的⼀一個重⼤大成果。快速成 形技術集機械⼯工程、CAD、逆向⼯工程技 術、分層製造技術、數控技術、材料科 學與雷射技術於⼀一⾝身，因此可以⾃自動、 直接、快速、精確地將設計想法轉變為 具有⼀一定功能的原型或直接製造零件， 從⽽而為零件製作、創新設計概念念等⽅方⾯面 提供了了⼀一種⾼高效低成本的實現⽅方式。

3D列印影片連結： What Is 3D Printing and How Does It Work? https://www.youtube.com/watch?v=Vx0Z6LplaMU8

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相較於傳統⽣生產製作，為何選擇3D列列 印，有哪些優勢與特點？ 1.能夠精確重現⼿手⼯工難以達到的幾何或 對稱等造型。 2.列列印成品可直接進⾏行行表⾯面處理理：拋 光、電鍍、烤漆等不同塗裝⽅方式。 3.成品未列列印前，可任意縮放，同件物 品可依需求列列印出各種不同尺⼨寸。 3D列列印的應⽤用 3D列列印的普及將帶動⼀一波從產業製 造轉化成全⺠民⾃自造以及量量⾝身客製的風潮， ⾃自造者可以將⼼心中創新設計的概念念想法 化為產品原型，⼈人⼈人都可以擁有⼀一座屬 於⾃自⼰己的⼩小型設計與⽣生產⼯工廠，這也就 是全球正風起雲湧的第三次⼯工業⾰革命。 隨著現今全世界的科技不斷的創新與進 步，3D列列印現今已踏入許多領域3D列列 印技術運⽤用，在電腦製作之外還運⽤用到 醫療、時尚、家具、食品、藝術、交通 等領域，3D列列印技術的快速性、便便利利性 及客製化的潛⼒力力發展。3DSystems在去 年年底推出了了⼀一個新型的⼿手持裝置，以客 製化個性的醫療輔具為主，透過3D掃描 技術來來建構受測者的腿型，屆以製造專 屬於病患的義肢。

全球已有相多的3D列列印創新應⽤用實 例例，在⽣生活應⽤用⽅方⾯面，以3D列列印製作服 飾與配件；⼀一隻喙部受傷的老鷹，研究 ⼈人員跟當地的⼯工程公司合作設計，使⽤用 CAD軟體和3D列列印機印製出義喙，讓 老鷹重新昂翅⾼高⾶飛。3D列列印更更可以根據 消費者的想像創意，不受材料及加⼯工⽅方 法的限制，客製化完全符合個⼈人腳形的 鞋⼦子；或是製作流⾏行行時尚且具有個⼈人風 格的眼鏡鏡框。 在⾼高階醫療與航太應⽤用⽅方⾯面，先天性 多發性關節攣縮症，肌⾁肉和關節⼗十分脆 弱，無法移動四肢，但卻因3D列列印製作 的輔具可以針對不同⾝身材設計內裝彈簧 的⼿手臂提供⾜足夠的協助，幫助患者⾃自由 移動，讓患者找回更更有⾃自信的⽣生活。美 國太空總署(NASA)為了了解決太空旅⾏行行 所需要的飲食問題，也投資⼤大量量經費在 研發食物列列印機，希望能列列印出義⼤大利利 麵條、巧克⼒力力等食品供太空⼈人食⽤用。這 些都是過去現有知識與技術很難解決的 問題，隨著3D列列印技術的出現與成熟， 給了了⼈人類⽣生活⼀一個嶄新的科技紀元以及 無限可能的未來來。

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3D列列印的未來來 雖然⽬目前3D列列印技術⽇日新⽉月異異，應⽤用 的範圍也越來來越廣泛，但是和其他創新技 術⼀一樣，其應⽤用前景並非完美無瑕。現階 段3D列列印產業的商業經營模式仍處於少量量 市場化，並無法完全普及與⼀一般⼤大眾⽣生活 中，除了了技術⾨門檻以外，還包含了了應⽤用的 模式並未非常明確，⽬目前還是多以相關⾏行行 業專業⼈人⼠士⽣生產製作特殊形狀狀且傳統技術 不容易易加⼯工的產品為主，未來來則可以朝量量 少價⾼高的⾼高技術產品發展，同時開發更更多 創新列列印材料，例例如⾦金金屬、食材、彈性以 及精密材料，並應⽤用⾄至⼀一般⼤大眾⽣生活之中， 將是推廣與普及3D列列印技術與產業的重要 關鍵。

⽬目前3D列列印已開始運⽤用於醫療、汽⾞車車、 娛樂、軍事等不同領域，在未來來3D列列印將 會發展應⽤用到更更多領域，如航太、醫療與 食品應⽤用等將帶給相關產業更更多驚喜。3D 列列印技術的應⽤用⾯面，隨著3D列列印的材料越 來來越多，以及能夠製作的精密程度越來來越 ⾼高，3D列列印的應⽤用範圍也不再侷限於⼯工業 ⽤用模型製造，⾼高階的技術與材料應⽤用也陸 續實現。例例如為因臉部腫瘤⽽而切除⼀一部分 的臉部殘缺者重建⾯面貌。也利利⽤用⼈人⼯工骨骼 列列印材質，為⼀一位病⼈人量量⾝身打造顱骨，取 代原本頭上缺少的骨頭，甚⾄至⼩小到⼼心臟⾎血 管⽀支架的列列印都可以實現與使⽤用，透過這 些過去醫療上無法快速解決的問題，3D列列 印提供了了不⼀一樣的創新思維與具體實現。

3D列印未來應用影片連結： 7 Shocking 3D printed things https://www.youtube.com/watch?v=xVU4FLrsPXs Amazing Items Made with 3D Printers https://www.youtube.com/watch?v=dcX41EQ1JTo 10

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3D列印技術 發展與原理

3D列印流程 操作與練習

高齡創新設 計議題發想

3D列印應用 與實務創作

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單元四

教學⼩小叮嚀：本單元主要透過3D印表機的快速入⾨門使⽤用體驗，讓學 員們可以實際體驗創新技術的3D列列印模型庫及相關檔案格式轉換與 3D模型⼯工具軟體及3D列列印的限制，透過動⼿手實做體驗3D列列印。

‣單元⼆二：3D列列印流程操作與練習 - 教學⽅方法

講授法、體驗式學習法：透過老師講授與介紹3D列列印軟硬體，並實際操作演練，待 同學對3D列列印技術有基本認識後，再以⼩小組分組⽅方式進⾏行行實際上機操作演練，包含 3D建模、3D列列印組件排版以及3D列列印操作與注意事項，最後操作演練完成後進⾏行行 3D列列印成品磨製修正與分件組裝，透過這些程序讓修課同學完整認識與操作3D列列印 程序。

⽬目標

- 教學內容 3D列列印的設備與材料 3D列列印現今存在著許多不同的技術，也都有其不同的技術 優勢，主要不同之處在於以可⽤用的材料的⽅方式，並以不同層 構建建立部件。有些技術利利⽤用熔化或軟化可塑性材料的⽅方法 來來製造列列印的「材料」，在許多快速成形系統中，可以依使 ⽤用材料來來分類，⼤大概有以下三種類別： 1.粉狀狀式:粉末或⾦金金屬翻模出的產品還不完全可以達到可販售 的程度，僅限於飾品或⽂文創類產品的純粹造型之⽤用，因為材 質本⾝身相當脆弱。 2.熱膠條式：⼀一種膠條熱熔式成型技術,價格相對最便便宜，也 是⽬目前市⾯面上最廣為流⾏行行的⽅方法，⼀一般市⾯面3D列列印機種⼤大多 採⽤用這⼀一種製程。但也因為受限於它的熔融原料的⽅方式造成 精細度品質較低，因此無法成形太薄形體以及表⾯面無法不能 太平整的缺點產⽣生。⼤大多數的材料是以塑膠類原料製作線捆 材，主要以使⽤用ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯 腈-丁⼆二烯-苯⼄乙烯共聚物)與 PLA（Poly-Lactic Acid，聚乳 酸）材料最多，ABS材料柔韌性比較好，PLA則很脆，⽬目前也 已有多⾊色彩材料提供。 11

了了 解 與 認 識 3 D 列列印的基本技術 功能與相關應⽤用 時間 2 HR 場地 室內教室 器材 3D列列印機

型的精確度很⾼高，成品表⾯面的光滑度及 細緻度已經相當接近射出成型加⼯工的塑 膠製品，缺點則是成本過於昂貴同時也 有成型⼯工件量量體偏⼩小的限制。

3.光固化式：光固化技術早期也是需要 使⽤用雷射來來固化材料，與粉末式是熔化 固態材料再冷卻成型比起來來，是把原本 就是液態的光敏樹脂固化。光固化式成

3D列列印程序 件的3D數位模型轉換成2D的分件 (Parts)，再按照這個分件把材料堆疊到 欲成型的位置，重複堆疊動作直到⼯工件 成型。傳統的CNC加⼯工⽅方式是採⽤用⼤大塊 立體材料慢慢切削雕琢的減法⽅方式製作， 常會造成材料的浪費。3D列列印技術則採 ⽤用層層堆疊的加法⽅方式製作，避免了了不 必要的切削材料浪費，不僅降低⽣生產成 本也加快了了⼯工件製作的速度。

傳統⼿手⼯工製作模型費時耗⼒力力，同時無法 將相關設計做⼀一個重複性的製作，造成 ⼯工業⽣生產很⼤大的負擔。⽽而隨著數位⾞車車床 加 ⼯工 （ C o m p u t e r N u m e r i c a l Control,CNC)的普及發展，也讓⼯工業⽣生 產進入⼀一個新的製作紀元，但是減法製 造的⽅方式，也因此⼯工件切削也造成了了⼤大 量量的材料浪費。3D列列印技術則是把⼯工

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列列印技術被實現，達到理理論與實務皆具的 學習⽬目標，並同時透過開放免費的軟體學 習，達到推廣普及的教學⽬目的，讓同學們 可以在課程學習後，繼續進⾏行行學習與應 ⽤用，讓3D列列印技術學習真正落落實到創新⽣生 活應⽤用上。

3D列列印實作程序與對應軟硬體⼯工具 ⽬目前3D列列印實作有相當多不同的技術與應 ⽤用，本課程以最可⾏行行與通⽤用的⽅方式進⾏行行課 程設計與教學，⽽而課程中除了了讓同學可以 學習3D列列印的實作技術以外，更更期待讓同 學們可以了了解如何3D列列印作為創新設計的 重要⼯工具，讓腦中創新的想法可以透過3D

<3D列列印實作⼩小叮嚀> 有了了創新的想法後，雖然3D列列 印程序看似簡單，但是要完成 ⼀一個完整且品質⾼高的列列印成果， 還是需要注意⼀一些事項： 1.3D建模尺⼨寸正確性與限制 2.3D數位切片的合理理性 3.適當列列印材料的選擇 4.列列印速度與環境的設定 13

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3D列印技術 發展與原理

3D列印流程 操作與練習

高齡創新設 計議題發想

3D列印應用 與實務創作

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教學⼩小叮嚀：本單元主要以3D列列印技術為基礎，進⾏行行特定創新議題 發想，以⽣生活中的輔助設計為基礎進⾏行行分組的討論，因時間有限， 在此階段教師可以先設定預期創新⽬目標，並在過程中適當介入引導 同學們的思考，確保團體發想的正確性、創新性與可⾏行行性。

‣單元三：⾼高齡創新設計議題發想 - 教學⽅方法

⽬目標

⼩小組團隊發想法：以跨領域專業分組為原則，進⾏行行修課學 員分組，以⾼高齡創新設計議題進⾏行行⼩小組團隊發想，針對⾼高 齡者⽣生活中所會遇到的輔具問題深入思考、⼩小組討論並確 認可⾏行行且有趣的議題⽅方向，並進⾏行行可能解決⽅方案的思考與 判斷。本教學單元內容以⾼高齡創新設計議題發想，透過四 個步驟進⾏行行議題的發想與思考。

培 養 3 D 列列 印 技 術應⽤用的⾼高齡輔 助設計議題思考 時間

- 教學內容 步驟⼀一：設定有原則與開放的議題 由於⼯工作坊有時間限制與壓⼒力力，因此設定有原則範圍的議 題，將有助於學員們在有限時間內進⾏行行正確思考，同時避 免想法過於發散與停滯，以達到所設定的，具有原則與開 放的創新思考。設定有原則與開放的議題是⼯工作坊關鍵的 第⼀一步，藉由設定議題範圍，能讓學員們在有限時間內抓 住正確的思考⽅方向，進⽽而產⽣生有價值的創新議題。

4HR 場地 室內教室 器材

步驟⼆二：確認⾼高齡設計條件與元素 在設定好⾼高齡議題⽬目標之後，學員可依據議題⽅方向開始思 考如何與⾼高齡使⽤用者對話，包含先備知識、對話內容、語 ⾔言溝通、⽣生活形態、與記錄⼯工具，做好充分準備後再前往 實際場域與⾼高齡使⽤用者或是其相關照顧者進⾏行行對話與記錄。 14

海海報紙、便便利利貼 麥克筆、海海報板

在完成⾼高齡使⽤用者資料收集記錄後，學 員們可以進⾏行行資料分析與解構，進⾏行行資 料(Data)收集、資訊（Information）建構 與 知 識 （ K n o w l e d g e ） ⽣生 成 三 階 段 任 務，並透過<10-1-5-1>創新議題發散與 收斂思考程序。

步驟三：設計探索與知識建構 學員經過<10-1-5-1> 創新議題發散與 收斂思考程序，產⽣生⼀一個明確的問題需 求與創新概念念⽅方向，此時透過知識建構 與概念念視覺化表現⽅方式，再回到場域與 使⽤用者對話溝通，藉以確認此創新⽅方向 的可⾏行行性與價值性，並讓⾼高齡使⽤用者及 其照顧者或家屬針對此概念念想法進⾏行行評 論與建議，以作後續確立創新概念念修正 參參考之⽤用。

⾸首先，針對設定議題與相關資料收集 分析進⾏行行發散思考，列列出10個可能的議 題，接著經過判斷收斂產⽣生1個有價值的 ⾼高齡創新議題，再發散出5個可能的解決 ⽅方案，最後收斂提出1個可⾏行行且具創意的 解決⽅方案，並確立⾼高齡創新議題的產⽣生。

步驟四：創新議題探索、確立、回饋與 修正

在這⼀一階段，學員需關注與使⽤用者溝 通的技巧與⽅方法，如何問對問題以及收 集關鍵資訊，是創新設計的重要元素。 學員們來來⾃自不同領域，其個⼈人學習專長 與經驗也有所差異異，因此，授課教師在 ⾏行行前給予適當技巧引導與溝通提醒，有 助於學員們與使⽤用者對話與溝通，更更有 利利於探索與掌握⾼高齡使⽤用者的真實需求。

透過⾼高齡使⽤用者知識建構，教師與學 員們可針對現況發現使⽤用者需求，並提 出創新設計概念念，透過不同專業背景的 學員們進⾏行行腦⼒力力激盪，確立此創新概念念 的想法與操作細節，再與使⽤用者做最後 的回饋與修正，提出⾼高齡設計的最佳創 新議題並確立相關創新設計的條件。

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3D列印技術 發展與原理

3D列印流程 操作與練習

高齡創新設 計議題發想

3D列印應用 與實務創作

單元一

單元二

單元三

單元四

教學⼩小叮嚀：在此單元主要讓同學進⾏行行創新設計視覺化的完整程序，包含圖⾯面 繪製、功能模型製作與3D列列印輸出，在此程序同學多數會擔⼼心本⾝身視覺化能⼒力力 的不⾜足⽽而停滯不前，建議教師多以替代表現⽅方式⿎鼓勵同學動⼿手製作，並確保3D 列列印軟硬體學習與執⾏行行狀狀況。

‣單元四：3D列列印應⽤用與實務創作 - 教學⽅方法 ⼩小組團隊實作法：以單元三所產⽣生的⼩小組創新概念念為基 礎，在經⼩小組討論確認後進⾏行行簡易易圖⾯面(Sketches)的繪製， 並透過適當材料製作完整比例例的功能⽰示意模型(Functional Models)，最後進入3D列列印程序。

- 教學內容

⽬目標 執⾏行行跨領域⼩小組 3 D 列列 印 創 新 ⾼高 齡設計實作

步驟⼀一：簡易易圖⾯面繪製(Sketches) 以⼩小組創新概念念為基礎，進⾏行行建議簡易易圖⾯面(Sketches)繪 製，圖⾯面繪製不以美學為主，主要呈現機構功能與尺⼨寸的 對應關係。 步驟⼆二：製作功能⽰示意模型(Functional Models) 簡易易圖⾯面繪製完後，以可⾏行行與容易易製作的材料進⾏行行功能⽰示 意模型，並以完整1:1比例例製作，⽰示意模型製作強調功能與 機構的表現與合理理性測試。 步驟三：3D建模與數位切片(3D Models)

時間 4HR 場地 室內教室

完成簡易易模型測試修正之後，即可進⾏行行以通⽤用3D軟體進⾏行行 3D建模，建模完成後再進⾏行行數位切片，輸出Stl 檔案格式。

器材

步驟四：3D列列印與後製處理理(3D Printer)

NB、3D列列印機

將Stl檔案輸入3D列列印機，即可以進⾏行行3D列列印程序，在列列印 完成後進⾏行行模型後製以及組裝測試。 16

❖實際案例例

‣教學實況記錄(1)

圖片說明： 3D列列印⼯工作坊(2016/01/09-10) ⼤大同⼤大學 Maker Space 階段⼀一：⾼高齡議題探索與定義(Discover/Define) ⼀一切從創意思考出發，以⾼高齡議題進⾏行行團隊思考與發想，發揮 團隊的合作與天⾺馬⾏行行空的概念念，並以簡易易視覺化⽅方式將每個成 員⼼心中的想法盡可能挖掘出來來(As possible as they can!)。 17

❖實際案例例

‣教學實況記錄(2)

圖片說明： 3D列列印⼯工作坊(2016/01/09-10) ⼤大同⼤大學 Maker Space 階段⼆二：創新議題⽅方向確認與發想(Ideate) 針對團隊成員所提出的所有概念念與想法，進⾏行行概念念系統化分類與分 析，並透過團隊討論與篩選(Filter)出有解決價值的創新議題，並針 對此議題進⾏行行創意的發想(Choose a good issue)。 18

❖實際案例例 ‣教學實況記錄(3)

圖片說明： 3D列列印⼯工作坊(2016/01/09-10) ⼤大同⼤大學 Maker Space 階段三：概念念繪製與原型製作(Prototyping) 針對團隊所提出的創新議題進⾏行行概念念繪製以及簡易易原型製作， 主要希望透過平⾯面與立體的概念念轉換，將團隊成員的⼼心中想法 概念念具體表現出來來，畫出來來做出來來，藉以進⾏行行概念念的確認與再 修正，並確定最後功能、造型與尺⼨寸(Concept confirmation)。

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❖實際案例例

‣教學實況記錄(4)

圖片說明： 3D列列印⼯工作坊(2016/01/09-10) ⼤大同⼤大學 Maker Space 階段四：原型3D模型繪製(3D Model Drawing) 在確認相關概念念設計細節後，即可透過3D建模軟體進⾏行行原型3D模 型繪製，同時進⾏行行模型分件(Parts)處理理。 20

❖實際案例例

‣教學實況記錄(5)

圖片說明： 3D列列印⼯工作坊(2016/01/09-10) ⼤大同⼤大學 Maker Space 階段五：3D 列列印輸出(3D Printer Output) 在建好3D模型後，透過3D列列印軟體進⾏行行數位切片，即可將Stl檔 案送⾄至3D列列印機進⾏行行輸出動作。 21

‣學⽣生作品分享(1)

成 果名稱 : 高 齡 喝 水防 嗆 杯 問題：許多長者在喝水時，容易因為出水量較多而被嗆到， 因此如何設計一個杯子讓長者喝水可以不容易被嗆到，是本 組同學發想思考的創新概念。

設計特⾊色：1.杯底斜⾓角設計 2.定量量出⽔水孔 3.分層給⽔水設計 22

‣學⽣生作品分享(2)

成 果名稱 : 高 齡 N F C自 動 撥 號 公 仔 問題：歐洲學校的工程教育教師-Jesus，分享生活中發現許多 長者在身心能力弱化的老化過程，對於科技產品的學習使用 也相對較為困難，但是科技卻是現代生活中不可或缺的重要 元素，因此本創新概念希望透過簡易的科技(NFC)結合3D列 印，提供長者一個直覺且簡易的科技操作介面。

設計特⾊色：1.NFC科技應⽤用 2.親情玩偶設計 3.簡易易操作模式 23

‣學⽣生作品分享(3)

成 果名稱 : 回 憶照 片悠 遊 卡 手 環 問題：回憶是長者最美麗的心靈點滴，遺忘卻是長者最無奈 的哀愁，如何讓回憶的美來取代遺忘的缺口，是本創新概念 的重點，以可更換家人照片的悠遊卡手環，讓長者外出不再 遺忘，也不需再辛苦尋找那在包包中永遠找不到的悠遊卡。

設計特⾊色：1.照片更更換 2.⼿手環式設計 3.簡易易穿戴 24

❖課程集錦

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❖3D列列印知識與經驗分享 如果我們不會善⽤用，3D列列印將只是⼀一台創新科技應⽤用的⼯工具 (Tool)，但是如果⽤用對地⽅方，3D列列印將讓我們⼼心中無限的創 意與想法正確、具體且完整的被實現出來來。

單元⼀一： 3D列列印技術發展 與原理理

簡單扼要介紹3D列列印的發 展與未來來，另外關鍵是介紹 設備、材質以及3D列列印限 制(材質、⼤大⼩小與速度)

單元⼆二： 3D列列印流程操作 與練習

以實際簡單案例例(Easy cases)為主題，從最初到最 後的3D列列印流程體驗，讓 學員透過做中學，真正認識 與操作3D列列印

單元三： ⾼高齡創新輔具議 題發想

不同跨領域團隊可讓學員依 ⾃自⾝身有興趣的議題進⾏行行創新 議題確認與創新概念念的發想

單元四： 3D列列印應⽤用與實 務創作

3D建模是3D列列印過程中最 繁瑣的步驟，卻也是不可或 缺的重要關鍵，初階學員可 直接使⽤用現有3D資料庫直 接進⾏行行學習列列印，中階學員 可以進⾏行行修改，⾼高階學員則 可以⾃自⾏行行發揮創作 26

❖建議及注意事項 3D列列印⼯工作坊是屬於創新技術實作與應 ⽤用的課程，課前⽽而除了了繁複的相關軟硬 體的準備之外，課程進⾏行行中如何讓學員 有效且即時的學習，並進⾏行行實作應⽤用將 是短期間⼯工作坊課程的重要挑戰，除了了 相關課程內容與材料的準備，以下幾點 建議提供教學參參考：

議的概念念與停滯的想法，避免學員離題。 學習成果不是⼯工作坊最重要⽬目標，⼯工作 坊的最⼤大期待與⽬目標是讓學員們透過創 新技術學習與使⽤用者對話、合作與設計 進⽽而產⽣生客觀合理理的創新思考與實作應 ⽤用。

1.課程前（⽬目標確認） 授課教師對於⼯工作坊⼀一開始設定的⽅方向 與⽬目標任務的定義很重要，有⽬目標原則 性的開放可讓學員在有限的時間內做正 確且有效率的創新學習。

透過創新技術的學習與應⽤用，並讓學員 與參參與者⼀一起對話與思考，進⽽而找到對 的問題與需求，如果學員們能正確的思 考使⽤用者的問題與需求，並作最佳的技 術應⽤用，⾃自然會有好的創新成果產⽣生， 因此⼯工作坊的思考過程比成果還重要。

*學員：課前預習作業學習

3.課程後（成果驗收）

⼯工作坊⾏行行前知識的建構與收集，有助於 提升3D列列印教學的運作效率，讓學員提 早了了解相關技術發展、⽬目標使⽤用者、環 境與相關條件，可減少學員過程中學習 磨合的時間。

*授課老師：⽬目標與成果呼應

2.課程中（參參與執⾏行行）

*學員：創新概念念⽣生成與驗證

*授課老師：⽬目標檢核點確認

透過團隊對話與思考，產⽣生創新想法與 概念念，並於過程中持續與使⽤用者共同討 論、修正與實踐，達到⼯工作坊的學習⽬目 標。

*學員：找到對的應⽤用問題

*授課老師：設定明確課程⽬目標

在⼯工作坊結束前，授課教師可與學員共 同檢視⽬目標設定與成果達成的契合度， 並針對3D列列印創新設計過程進⾏行行檢討與 修正。

在學員學習過程中需定下每個學習、思 考與報告的檢核點，適當的介入與溝通， 可立即排除錯誤的思考⽅方向、疏通有爭

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計畫主持⼈人：劉劉佩玲主任（臺⼤大智活中⼼心） 計畫執⾏行行長：康仕仲教授（臺⼤大⼟土⽊木⼯工程學系） 協同主持⼈人：王明旭講師（⼤大同⼯工業設計學系） 內容編輯：王明旭講師 （⼤大同⼯工業設計學系） 設計：楊哲玟 專任助理理（臺⼤大⼟土⽊木⼯工程學系）

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