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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳契源
研究生(外文):Chi-Yuan Chen
論文名稱:3D列印技術輔助產品開發實例研究-兒童推車
論文名稱(外文):A Case Study on Product Development with 3D Printing Technology - Strollers
指導教授:涂永祥涂永祥引用關係
指導教授(外文):Yung-Hsiang Tu
口試委員:涂永祥
口試委員(外文):Yung-Hsiang Tu
口試日期:2015-06-27
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:工業設計學系(所)
學門:設計學門
學類:產品設計學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:電腦輔助設計兒童推車3D 列印傳統產業
外文關鍵詞:traditional industries3D printingchildren’s strollercomputer-aided design
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在2002年,行政院經建會積極推動 『挑戰2008:國家重點發展計畫』 ,持續發展台灣製造實力與優勢並加強創新設計能力;經濟部擬定『兩兆雙星產業發展計畫』勾勒出我國核心與新興產業政策方向,加速產業發展並提升國際競爭力。在此政策下,一部分傳統產業因為技術落後、生產成本提高及市場競爭下,為求生存紛紛外移,導致很多原本領先全球的產業被取代或消失。以兒童推車產業為例,台灣原為全球的領先者,但是因為政府的政策改變、全球化的趨勢再加上少子化,在台灣幾乎快消失了,只剩產品開發及訂單處理的這類組織留下。而如何讓此傳統產業的技術繼續留在台灣並延續下去,正是此次研究3D列印技術導入企業輔助設計開發的目的。
3D列印的技術在1980年便開始萌芽。在本人任職的母公司,早於2001年即開始引進3D列印的技術來協助產品的設計開發。
本研究呈現兒童推車產品導入3D列印技術輔助的設計開發過程。首先介紹3D列印技術的歷史演進及原理,能進一步的認識與了解此技術;透過實際的產業開發案例「Comfy Cruiser™」應用此技術所進行的設計開發來說明3D列印技術所帶來的影響,進而協助企業因不同技術的引進來提高開發效益及產品的精準度也協助企業進行升級。同時,比較出在未使用3D列印技術與使用3D列印技術來協助設計開發兩種開發流程其差異,讓企業取得優勢。
最後,本研究呈現了三個實際應用3D列印技術輔助開發設計,並成功達成上市的目標產品來呈現。期透過此次的3D列印應用的介紹,提供予不同產品開發的企業參考,並使得台灣的中小企業在不同技術的輔助下,創造出更高的價值及美好的未來。

關鍵詞:傳統產業、3D 列印、兒童推車、電腦輔助設計
In 2002, for the purpose to sustain the strength of manufacturing power and to enhance the creativity in innovation design, “The Challenge towards 2008: Focus on the Country Development Plan" was promoted by CEPD of Executive Yuan. In addition, the "Two Trillion, Twin Stars Industrial Development Plan" outlined the main force and new policies of industries in Taiwan by the Ministry of Economic Affairs, aiming to increase the pace of development and to upgrade the competitiveness of Taiwan in the international arena. Under this policy, parts of traditional industrial companies chose to relocate to foreign countries, due to less advanced technology, increased cost of production and the highly competitive market. As a consequence, those globally leading industrial companies have been replaced or simply disappeared from the market. For example, Taiwan had been leading the stroller industry worldwide, but because of the changed government policy, coupled with the decline in birth rate, the stroller business in Taiwan is struggling to survive. Presently, only the departments of the product development and logistics have sustained. The main idea of this research is to present the advantages of importing 3D printing technology and its further application in the enterprises.
The 3D printing technology was invented in 1980; the technique was introduced to the parent company of my current firm in 2001.
The study presents how the application of 3D technology has aided the design and the development process of stroller products. This paper will first introduce the historical evolution and the theory of 3D printing. Based on the case of "Comfy Cruiser™", the application and influence of 3D printing technology on the design development will be discussed as assistance to enterprises, regarding to benefits and the accuracy of production. Furthermore, this paper will show the differences between the products created with the use of 3D technology and without it, to help enterprises make the right decision.
Finally, three successful practical cases will be presented in this research, in relation to applying the 3D printing technology to aid the design. The outcome is expected to help the enterprises create better value products by applying 3D technology in the future.

Keywords: traditional industries, 3D printing, children’s stroller, computer-aided design
摘要 i
ABSTRACT iii
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章、緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍 3
1.4 研究架構 3
第二章、3D列印產業現況報告 6
2.1 演進與原理 7
2.2 3D技術之發展現況 9
2.3 3D 技術之應用領域 17
2.4 3D 列印產業未來與隱憂 18
第三章、產品案例介紹及比較 25
3.1 新舊產品安全法規比較 25
3.2 產品設計方向 29
3.3 產品安全法規概述 30
第四章、產品設計開發 32
4.1 設計探討 32
4.1.1 設計方針 32
4.1.2 新法規探討 35
4.2 設計開發 36
4.2.1 概念設計討論及確認 36
4.2.2 電腦輔助設計暨3D列印樣品製作及檢討 41
4.3 設計檢討 58
4.3.1 最終設計檢討 59
4.3.2 開模檢討 59
4.4 設計轉移 60
4.4.1 開模及試模 60
4.4.2 驗證及修正 60
4.4.3 最終樣品確認 61
4.4.4 討論 61
第五章 產品開發成果 65
5.1 雷狄姆 - 2合1高腳椅 65
5.2 舒伯特 - 旅行系列 66
5.3 音速2號 - 旅行系列 67
第六章 結論與建議 68
6.1 結論 68
6.2 研究限制 69
6.3 建議 70
參考文獻 72
附錄一:美國法規-「 ASTM F833-13b 5.7.4」 75
附錄二:美國法規-「ASTM F833-13b 7.15」 76
附錄三:產品測試報告 77
附錄四:產品零件點檢表 83

表目錄
表2-1 全球領導廠商與研究單位發展過程與原創專利 9
表2-2 3D列印機市場之7大技術 21
表2-3 全球3D列印市場值預估 24
表4-1 TP與AP設計歷程樣品製作比較 62
表4-2 TP與AP開發耗時比較 63

圖目錄
圖1-1 研究架構圖 5
圖2-1 3D列印製程的成型技術流程 10
圖2-2 光固化立體造型製程示意圖 11
圖2-3 選擇性雷射熔融製程示意圖 12
圖2-4 熔融沉積造型製程示意圖 13
圖2-5 選擇性雷射燒結製程示意圖 14
圖2-6 噴墨列印技術製程示意圖 15
圖2-7 立體生物列印製程示意圖 16
圖2-8 2009-13年3D列印產業市場產值及成長率 19
圖2-9 2012-20年全球3D列印設備銷售金額與成長率 20
圖2-10 全球3D印表機出貨量預估 21
圖2-11 2014年3D 列印技術成熟度曲線 23
圖3-1 新舊產品對照圖 25
圖3-2 問題點示意圖 26
圖3-3 探棒檢驗示意圖 26
圖3-4 修改示意圖 27
圖3-5 收折定義示意圖 28
圖3-6 安全法規檢測探棒 29
圖4-1 可卸載部件示意圖 33
圖4-2 市場銷售需求示意圖 34
圖4-3 樣式參考示意圖 37
圖4-4 包裝及組裝設計概念討論圖 38
圖4-5 結構設計及組裝說明圖 38
圖4-6 座椅底板設計要求示意圖 39
圖4-7 支撐管位置及兩部件干涉位置圖 40
圖4-8 座布固定勾需往後位移、修改 41
圖4-9 傳統設計流程(Tradition Process) 42
圖4-10 進階設計流程(Advanced Process) 43
圖4-11 設計概念草圖 44
圖4-12 電腦輔助設計初版 45
圖4-13 第二版設計圖 46
圖4-14 第三版設計圖 47
圖4-15 第三版樣品試組裝 48
圖4-16 腳踏板與前輪干涉 48
圖4-17 腳踏板無遮蔽前腳管處 49
圖4-18 提案一 50
圖4-19 提案二 50
圖4-20 提案三 50
圖4-21 模具開模建議圖 51
圖4-22 最終版設計圖 51
圖4-23 座椅底板修改示意圖 52
圖4-24 確認修改後改善狀況 52
圖4-25 0到20度車台收折變化圖 53
圖4-26 2/3 收折示意圖 53
圖4-27 兩部件間距示意圖 54
圖4-28 安全間距示意圖 54
圖4-29 最終修正區域示意圖 55
圖4-30 兩部件干涉點 55
圖4-31 修改建議圖 56
圖4-32 產品組立示意圖 57
圖5-1 雷狄姆 - 2合1高腳椅 65
圖5-2 舒伯特 - 旅行系列 66
圖5-3 音速2號 - 旅行系列 67
【【中文文獻】
1. 王德生, (2014a) 。全球 3D 列印設備現狀分析 (一) ,上海圖書館上海科學技術情報研究所。http://www.libnet.sh.cn:82/gate/big5/www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=8438。 2015/04/12
2. 王德生, (2014b) 。全球 3D 列印設備現狀分析 (二) ,上海圖書館上海科學技術情報研究所。http://www.libnet.sh.cn:82/gate/big5/www.istis.sh.cn/list/list.aspx?id=8443。 2015/04/12
3. 林鼎勝, (2014) 。3D 列印的發展現況,專題報導,科學發展,503期。義守大學生物醫學工程學系。
4. 科技產業資訊室, (2015) 。2018年全球3D列印市值達162億美元,國家實驗研究室。http://iknow.stpi.narl.org.tw/post/Read.aspx?PostID=9534。2015/04/12
5. 科技產業資訊室, (2015) 。2018年全球3D列印市值達162億美元,國家實驗研究室。http://iknow.stpi.narl.org.tw/post/Read.aspx?PostID=9534。2015/04/12
6. 國發會, (2013) 。3D列印商機夯,跨界應用加值強,經建會新聞稿歷史資料區。
7. 葉錫誼, (2014) 。3D列印技術之發展現況與醫學上之應用,當代醫藥法規,Vol. 45。 財團法人醫藥品查驗中心醫療器材組。
8. 葉錦清, (2014) 。3D列印豐收季節快來了,IEK產業分析師,IEK產業情報網。工研院電子報,10304期。http://edm.itri.org.tw/enews/epaper/10304/d01.htm 。2015/04/04。
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10. 賴宏仁、曹申, (2014) 。金屬粉體材料在3D列印技術之發展與應用,工研院電子報,10311期。工研院材料與化工研究所。http://edm.itri.org.tw/enews/epaper/10311/e01.htm ,2015/03/10。

【英文文獻】
1. Beth McKenna (2014/5/5) ,The Top 3 Takeaways from the Gold Standard on the 3-D Printing Industry,http://www.fool.com/investing/general/2014/05/05/wohlers-report-2014-is-out-the-top-3-takeaways-fro.aspx

2. Wong, K.V. & Hernandez, A. The review of additive manufacturing. ISRN Mechanical Engineering. Volume 2012, Article ID 208760, 10 pages
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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