第二章 文獻探討
2.2 自動化生產模式研究
2.2.4 自動化技術相關運用
自動化技術發展至今，各產業都有應用的主要方向。，而主要又 分為下列七大項介紹：
一、 工廠自動化控制(Factory control automation)
工 廠 在 生 產 上 利 用 生 產 自 動 化 控 制 方 式 （ Production control automation）。即是利用自動化的生產設備，透過整套一貫作業的生產 方式，從事有效率的產品生產製造，我們稱之為工廠自動化控制。
而工廠自動化最主要發展方向使用為汽車工業、紡織工業、塑膠 工業、電子工業、晶片製造工業、電機工業、機械工業、製藥工業、
農業工業的運用。必須透過一貫作業模式來達成特定物件產品的設計 產出。
二、 設計自動化控制(Design control automation)
設計自動化控制方式是利用電腦軟體的技術及應用，將所需設計 的資料，轉換成控制程序或生產流程。而且以較簡單的圖或語言，來 表示或執行製造過程的自動化程序，而自動化控制的運作則依靠上述 的方式導入生產流程進行設計產出，此種方法也較偏向本研究的發展 方向。
三、 實驗室自動化控制（Laboratory control automation）
實驗室自動化控制與設計自動化相似，即利用自動化設備與電腦 軟體技術與應用。但其發展又有可程式控制器等設備，結合溫度、濕 度、壓力、流量等感測器，將實驗室上所產生的各種配套控制程序或 生產流程及所需實驗結果的資料。轉成簡單的圖或語言，來表示或執 行實驗室的自動化控制操作方式。
四、 檢測自動化控制(Detection control automation)
檢測自動化控制顧名思義則是發展來運用產品檢測使用，即利用 自動化的檢測設備與電腦軟體技術及程式操作應用。透過檢查溫度、
濕度、壓力、流量等感測器設備，能自動地檢測樣品。並將檢測的物
理量與質量的資料，轉成簡單的圖或語言，來表示檢測結果以方便了 解控制。
五、 辦公室自動化控制(Office control automation)
辦公室自動化控制，而其主要發展方向主要針對辦公室文件操作 控制的便利性。即利用軟體程式技術及應用，將辦公室的文書資料或 文書檔案。做較有效率的管理方式，並在自動化控制的過程之中結合 傳真機、電話機、複印機、電腦等迅速地處理文書資料或文書檔案，
以提供承辦人或決策主管參考。
六、 家庭自動化控制(Home control automation)
家庭自動化控制是目前較新穎的問題，也是未來智慧屋發展的趨 勢運用方法。即是利用自動化的設備與電腦軟體技術及程式應用，設 計使用在家庭用設備，如電視機、電鍋、冷氣機、電冰箱、瓦斯開關、
警報系統、保全系統、監視系統等設備，以提高家庭舒適度與居家安 全控制，並智慧化生活的第一步操作方式。
七、 服務自動化控制(Service control automation)
服務自動化控制，即利用自動化的設備與電腦軟體技術及程式應 用，結合各式各樣的自動化設備或感測器，監測、紀錄、轉接、通知、
執行運作等，以供顧客或使用者，能快速處理相關作業或快速處理所
遭遇的問題。諸如銀行轉帳自動化服務、旅館訂房自動化服務、飛機、
客運、火車訂票自動化服務等。
透過以上的各種自動化發展的演變可以發現在未來的趨勢科技 裡，自動化的過程是智慧生活發展的首要操作設計工具。也是未來要 一直創造其自動化價值變成完整智慧型態的未來趨勢。反觀之，可以 了解到未來所稱呼的工業 4.0 的發展方向也是要以自動化為基底作 為操作設計。
2.2.5 自動化音樂演奏
自動化音樂演奏(automa)是目前較新穎的自動化設計議題，透過 自動化控制的程序導出音樂演奏或其他音樂表演方式。我們通稱其為 自動化演奏，隨著人力與技術性消耗，要一直階段性的彈奏或演出 等，對人體可負荷的範圍是有限的。所以必須透過其他方式將演奏或 藝術表演等可以完整的表現出來，甚至可以創造更新潮的話題。而透 過自動化的技術結合，讓音樂演奏的技術得以被實施出來，甚至是一 種藝術的表現方式。現今發展的自動化演奏主要都是針對表演藝術或 展場設計，還沒有以個體化的產品設計為導出的設計應用，而本研究 主要也是採用音樂存續演奏的方式創造個體化的音樂導出。
2.3 3D 成型相關應用技術
2.3.1 何謂 3D 技術
2013 年各先進國家都意識到製造業才是國家發展的根本，而美國 歐巴馬總統也在當下喊出讓製造業重返美國的相關政策，而這其中所 述的重點產業即是 3D 成型技術。而反觀 3D 技術最原始的狀態發展 至今，可熟知最期初的 3D 列印技術是採用傳統的加工方式，利用大 塊材料將期進行切削以及雕琢的方式運用製作。但這期間會浪費掉無 法避免材料，而現今所傳述的 3D 技術較多以層層堆疊的方式控制模 型、製品的產出，避免掉諸多材料浪費。
快速原型或快速成型( Rapid prototyping，RP )則是 3D 技術前身被 統稱的方式，是一種利用快速生成生產製造模型或者零件等等的運作 應 用 方 式 與 技 術 。 其 透 過 電 腦 控 制 與 管 理 系 統 下 操 作 ， 利 用 CAM/CAD 等資料，採用資料精準的堆積點線面的方式擴大，在層層 堆疊進而產生立體 3D 的實體品項。而在這過程中無須任何輔具或開 模等動作，可以依靠此技術的運作完成諸多非常複雜的實體模型。
對於快速成型的發展技術研究始於 1970 年代的時候，已經開始被 各工學院所、企業、工研院等研究。直至 1980 年代美國 3M 公司的 Alan J.Herbert（1982 年）、日本名古屋市工業研究所的小玉秀男（1980
年）、美國 UVP 公司的 Charles W. Hull（1984 年）、日本大阪工業技 術研究所的丸谷洋二（1984 年）都獨立提出了自己對於快速成型的 看法與實際操作的樣式。雖然實作出來的方式各有差異，但所有的提 倡可以發都推崇疊層疊加的概念進行實體產出。而到了 1986 年代 後，Charles W. Hull 在美國獲得了光固化立體造型裝置（SLA）的專 利，也正式宣告 3D 快速成型的技術正式來臨。隨著社群環境的變動，
與這些年製程上不斷的突破創新，在這波發展應用的浪潮下，開放硬 體的平台扮演著 3D 技術的幕後最大推手。隨著 3D 技術的成熟，開 放的大量數據創造 3D 列印的自由風潮，個人都可自己列印出自己喜 愛的模型與實物等。這樣的社群驅動發展的進步下，讓 3D 技術不斷 的演變更新，但在開放資源的創造，智慧財產也是首要需要面對與保 護的對象。
而快速成型演變成 3D 技術是指麻省理工學院所開發出一套專利 製成的名稱而得以發展出來，此名稱為 3DPTM。但因為 3D 技術多為 基層製造法( additive manufacturing )，透過電腦輔助設計的軟體應用 CAM/CAD 協助，將材料堆疊的方式來製造立體的物體結構與快速成 型的原理相同，所以目前都以 3D 技術或 3D 列印來泛稱，而相較於 以往傳統的成型技術，將 3D 技術歸納以下三點優勢：
一、 結構設計的自由度高。
二、 小量生產運作時製作成本較低。
三、 特製產品較快速成型。
2.3.2 3D 列印機成型分類
3D 技術從 1980 年展示至今，從最初的只使用於工件之模型，到 現今隨著電腦輔助設計(computer-aided designing ,CAD) 、電腦輔助製 造(computer-aided manufacturing ,CAM)、電腦數值控制 (computer numerical control ,CNC)以及材料科技應用與其他技術的進步。使快速 成型技術、3D 技術的精度與結構強度不斷提升，最後讓 3D 列印可能 性得以成真。目前 3D 列印的技術成型方式有許多不同的建構方式，
各有不同的成型機制與適用發展的材料應用，以下為本研究裡面較知 名運用的成型技術，介紹如以下幾種：
一、 選擇性雷射熔融（selective laser melting,SLM）：
此種成型技術的運用方式是將成型用的材料，而這種成型用的材 料通常是顆粒或粉末，利用高能量的雷射照射在玉成型的裝置平臺面 上，使材料熔融聚合再一起，並在依照不同高度的堆疊層積，持續這 個動作至物體形狀產生完成，而這個製程必須在一個精密控制器壓且 充滿惰性氣體的工作空間環境中完成，常見的材料有不銹鋼、鈷鉻合 金、鈦金屬、鋁等。此種技術也曾被美國太空總署 NASA 運用製造
引擎設備，雖然此成品的強度較差於一般建立元件，但因為可以省去 焊接的部分接合手續，也避免了焊接點上結構容易被破壞的缺點。
二、 選擇性雷射燒結（selective laser sintering,SLS）：
這個製程方法是由德州大學奧斯汀分校卡爾．德克（Carl Deckard）
與喬．比曼（JoeBeaman）兩位博士研究發展出來，並申請專利保護 權。但就在 2014 年年初這項專利已超過保護期，也變成可以被正式 被運用發展的技術之一。這種方法是利用電腦控制雷射照射的位置，
讓原料粉末狀經雷射照射後會層層燒結黏著聚積成塊，之後再鋪上另 一層粉末繼續與上一步同樣的動作。經由層層堆疊燒結，直到最後產 品成型，而目前 SLS 常見所使用的材料包括鈦金屬、無機物、尼龍、
陶瓷粉末等。與其它製成相比下，因為周圍會一直存在未燒結的粉 末，因此此製程不需要其他支撐的結構作用，也節省支撐架的浪費。
三、 光固化立體造型（stereolithography,SLA）：
這一製造方法必須使用液態的光活化樹脂也是最早被研發出來的 成型技術，而其最大的缺點即是成本過於昂貴，其是將光聚合特性的 高分子液體藉由雷射或紫外線光束一層一層地進行光固化過程。由於 成型的精確度很高（可達到 0.05 ∼ 0.15 毫米的精密度），成品表面的 光滑度及細緻度已經相當接近射出成型加工的塑膠製品。這一製程的 優點在於製造速度快且可製作較大型工件，此方法研發至今目前只適
用於有光聚作用的高分子溶液，而且能造成較高的精密度，完成後會
用於有光聚作用的高分子溶液，而且能造成較高的精密度，完成後會