4-1 田口數值分析
將實驗設計後的實驗結果填入表 11 並且用 Excel 計算出 y 實驗平均值。Sm 每 個可控因子的靈敏度值。Ve 變異誤差值。η訊號/雜訊(S/N)比值。S 為系統靈敏 度值。將得出的數據，整理成各因子水準的信噪 S/N 比以及靈敏度 S，並製作出回 應表及回應圖與η的變異數分析表。經由變異數分析探討各因子對於列印品質特 性的貢獻度影響力，並找出各個因子的最佳組合。表 11 是這次實驗設計與實驗結 果表示由公式(1)〜(6)藉由 Excel 計算而出的數值。
表 11 實驗設計與實驗結果表
L9 A B C D 1 2 3 4 5 y Sm Ve η
S
1 1 1 1 1 9.91 9.92 9.91 9.93 9.9 9.91 491.44 0.0001 58.79 19.92 2 1 2 2 2 9.86 9.88 9.76 9.88 9.89 9.85 485.51 0.0029 45.28 19.87 3 1 3 3 3 9.83 9.78 9.77 9.81 9.83 9.80 480.59 0.0008 50.91 19.83 4 2 1 2 3 9.73 9.76 9.77 9.77 9.75 9.76 475.90 0.0003 55.31 19.79 5 2 2 3 1 9.92 9.84 9.88 9.91 9.81 9.87 487.28 0.0022 46.52 19.89 6 2 3 1 2 9.96 9.96 9.94 9.94 9.93 9.95 494.61 0.0002 57.40 19.95 7 3 1 3 2 9.98 9.93 9.91 9.98 9.99 9.96 495.81 0.0013 48.93 19.96 8 3 2 1 3 9.85 9.83 9.83 9.83 9.89 9.85 484.72 0.0007 51.54 19.87 9 3 3 2 1 9.74 9.75 9.69 9.71 9.8 9.74 474.14 0.0018 47.29 19.77表 12η值計算取表 11 中η值 A1=(58.79+45.28+50.91)/3=51.66，
回應表η訊號/雜訊 S/N 比值取各因子最大值 A2(53.08)，B1(54.34)，C1(55.91)，
D3(52.59)。因為田口方法對 S/N 訊號比的定義為數值越大品質特性越佳。
表 12 回應表
A B C D
1 51.66 54.34 55.91 50.87
2 53.08 47.78 49.29 50.53
3 49.25 51.87 48.79 52.59
3.83 6.56 7.12 1.72
1 19.88 19.89 19.91 19.86
2 19.88 19.88 19.93 19.93
3 19.87 19.85 19.89 19.83
0.01 0.04 0.04 0.10
Max-Min
再用 Excel 轉化表 12 數值成為圖 12 回應圖。可看出因子選擇 A2B1C1D3 為 最佳因子參數，這步驟是利用圖示可以快速看出因子數值的高低，選擇各因子水 準數之最大值 A2B1C1D3。
圖 12 回應圖
45 50 55 60
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3
S/ N (dB)
水準數
回應圖
4-2 變異數分析
A 22.46 2 11.23 22.46 11.80%
B 65.86 2 32.93 65.86 34.60%
C 94.75 2 47.38 94.75 49.78%
D 7.28 2 3.64 7.28 3.83%
e 0
e
T7.28 2 3.64
T 190.36 8 23.79 190.36 100.00%
變異數分析(η)
4-3 實驗驗證分析
到實驗後 9.99mm。改善了 0.14mm。且數值更趨近於 10mm，證明經由田口法的實驗 設計可以改善製程不穩定情況及尺寸精度。 4 10.02 9.99 10.03 10.01 9.99 5 9.97 9.96 9.99 9.97 10.01 6 10 9.99 9.98 9.98 10.02 7 9.99 9.98 9.99 10.03 9.98 8 9.99 10 10.02 10.01 9.97 9 9.97 10.02 10.01 9.98 10.02 平均值 9.99 9.98 10.00 9.99 10.004-4 實驗資料整理
再用實驗後標準差平均值 0.02mm 的 3 倍標準差，定長度上下限規格，得出上 限為 10.06mm 下限為 9.94mm。上下限規格線由圖 13 可看出實驗後的參數結果都可 在上下規格線內。因此此規格線也可當此設計的管制界線來檢驗品質在列印時是 否穩定。訂管制界線的目的是為了在列印過程量測尺寸是否有超出上下限，或因 為發生尺寸異常現象可加以追朔是那些因素造成。
圖 13 實驗前後量測值比較圖
表 17 實驗前後比較表是將實驗前後量測數值整理，與目標值 10，上下限值
28 9.94 9.99 10 9.94 10.06 29 9.91 9.98 10 9.94 10.06 30 9.77 9.98 10 9.94 10.06 31 9.71 10.01 10 9.94 10.06 32 9.83 9.97 10 9.94 10.06 33 9.98 9.98 10 9.94 10.06 34 9.81 10.03 10 9.94 10.06 35 9.88 10.01 10 9.94 10.06 36 9.93 9.98 10 9.94 10.06 37 9.93 10.02 10 9.94 10.06 38 9.81 9.99 10 9.94 10.06 39 9.75 9.98 10 9.94 10.06 40 9.8 9.99 10 9.94 10.06 41 9.89 10.01 10 9.94 10.06 42 9.99 10.02 10 9.94 10.06 43 9.83 9.98 10 9.94 10.06 44 9.89 9.97 10 9.94 10.06 45 9.9 10.02 10 9.94 10.06
4-5 實驗參數資料分析
由表 18 得知原廠值建議之參數因子為 A3B3C3D1，而田口設計後之參數為 A2B1C1D3。噴頭溫度由原 200 ℃降至 190 ℃。噴頭溫度減少 10℃。底板溫度由 60 ℃降至 50 ℃，底板溫度減少 10℃。速度由 40m/s 降至 10m/s。速度減少 30m/s。
層厚由 0.1mm 增加到 0.3mm。利用獲得之最佳參數再列印 100 次 3D 列印。要驗證 田口最佳化數值是否改善品質異常，提升品質效益。
表 18 參數值實驗前後比較
參數因子 原廠值 田口值
A 噴頭溫度 200 ℃ 190 ℃ B 底板溫度 60 ℃ 50 ℃
C 速度 40m/s 10m/s D 層厚 0.1mm 0.3mm
表 19 為 30 次實驗後列印異常統計表(1)、出現裂痕有 1 次。
層厚因素 操作
層厚因素 操作
表 22 為 10 次實驗後列印異常統計表(4)，無異常狀況。
將表 19〜表 22 的異常資料統計整理後與表 4〜表 7 比較。得出表 23 列印異 常統計表。從表 23 得知實驗前後六個品質異常因素已經從 34 次降為 5 次了。速 度因素由原本 13 次降低至 2 次。底板溫度因素更從 8 次降為 0 次。由此驗證田口 法確實有效改善品質異常。異常失敗率從 34%降低至 5%。
表 23 實驗前後異常統計表 失敗次數
實驗前後比較
噴頭溫度 因素
底板溫度 因素
速度 因素
層厚 因素
操作 因素
原因
不明 總計 失敗率
實驗前 100 次 5 8 13 3 2 3 34 34%
實驗後 100 次 1 0 2 0 1 1 5 5%
另外將前面所述之異常統計資料整理得到圖 14 比較圖，從比較圖 14 中發現
從圖 15 異常改善比較圖分析異常數由 34 次降低至 5 次，所有因素異常全面 減少。也就是說異常失敗率由 34%下降至 5%。降低異常失敗率 29%。研究證實田 口方式能有效降低改善異常失敗率，節省物料成本及重新列印時間。在經濟及效 益上，有效的增加貢獻。
圖 15 異常改善比較圖
噴頭溫度 因素
底板溫度
因素 速度因素 層厚
因素 操作因素 機台設備 因素
實驗前 5 8 13 3 2 3
實驗後 1 0 2 0 1 1
0 2 4 6 8 10 12 14
次數
異常改善比較圖
實驗前 改善後 表面粗糙度
4-6 實驗結論
因為本研究 3D 列印是為翻製矽膠模型準備，3D 機台列印前置作業只佔整體 工作時間的 3 成。列印品質異常的失衡狀態在使用田口方法安排實驗後已獲得穩 定及改善。田口方法未使用前異常失敗率高達 34%，既浪費 PLA 線材及列印時間。
經過田口法安排之實驗設計參數，不但將異常失敗率降至 5%，也將品質異常因子 轉成為控制調整因子，藉由控制調整因子及最佳化因子組合方式。全面改善品質 異常狀況，將牽絲 11 次、翹邊 6 次、出現裂痕 4 次等狀況，降至牽絲 2 次、翹邊 0 次、出現裂痕 1 次等。雖不能將異常全面根除，但已有效控制異常失敗率及品質 提升改善。在後續翻製矽膠模具的表面研磨及製作時間上，節省的時間金錢足有 20%，實在功不可沒。圖 16 為改善前後表面粗糙度比較。由改善後的照片可看出 列印層整齊，線條直線穩定。和實驗前破裂及線條歪斜相比，研究證實改善。