3D 列印：我的超狂專案！自造穿戴式拇指手電筒

Posted By 江宗諭 on 6 月 30, 2025 in 3D列印, 3D列印機, 特寫, 穿戴科技 | 0 comments

編譯：江宗諭

今天這篇教學文，我（編按：在此指作者 OrionNebula ）要完整記錄，目前為止對我最具挑戰性的自造專案。整個過程從發想、草圖、初步設計原型，到各種調整與修改，一直到這個裝置最後完成，我都詳實記錄下來。

靈感來源：為讓照明更方便、舒適

設計這款裝置的初衷，是解決使用手電筒時的不方便。特別是在某些技術人員進行維修時（例如：修理廚櫃底下某個死角的水管），通常需要一手拿工具、一手拿手電筒，但這樣不僅容易擋住視線，空間狹小的情況下，也難以同時伸入雙手做事。

本專案想解決的最大痛點

我最想解決的問題，是讓人在狹窄又黑暗的工作空間裡，可以單手同時操作工具與照明，不再需要另一隻手拿手電筒。

解決方案：把手電筒變成可以戴在手上的裝置

所以，我設計出一款極度小巧的手電筒，它可以直接穿戴在工作用的那隻手上，這樣，拿工具的同時，燈光就會剛好照在你正在處理的地方。

意外發現：用途其實不只一種喔！

在動手製作過程中，我也開始發現，這個裝置還能有其它很多創意用途！

此外，我還讓它有了可充電功能，大幅提升使用的便利性。

整體來說，無論是設計、電路、組裝還是微調，每一階段都非常有趣，讓整個專案過程變得十分好玩又有價值。

耗材

電子零件：

TP4056 USB-C 充電模組（具保護功能），尺寸為 28mm × 17mm，最厚處約 4mm。
7V 800mAh 鋰聚合物電池（Li-Po），尺寸約為 32mm × 20mm，厚度 8mm。
導線若干，用來連接各個電子元件。
1W COB（晶片型）LED 燈珠，作為主要照明光源。
輕觸式開關（ Tactile Switch ），用來控制開關電源。
1W、2歐姆電阻：我實際使用的是 1 歐姆電阻，但不太推薦。如果可以，建議使用 2 到 4 歐姆之間的電阻值。高於 5 歐姆可能會讓 LED 亮度不足。

其他工具與材料：

3D 印表機與線材（PLA 或其他材質）
3D 設計軟體（我使用的是 Fusion 360）
強力膠，用來黏合 3D 列印出來的外殼零件。
熱熔膠，用來固定電子元件，避免晃動。
熱縮套管，用於包覆焊接點，提高安全性與美觀。
電烙鐵和焊錫

設計草圖

五指難題：要戴在哪根手指上？

我慣用右手，所以，很自然決定將這款手電筒設計為戴在右手上。那麼接下來的問題是：如果，它是戒指形狀、戴在手指上的設計，那應該選哪一根手指，才能達到最佳的使用性與人體工學呢？

答案是：拇指。

拇指是一根對掌指，在大多數手部動作中，它的位置都會自然對應到我們正在操作的物品。不論是握筆、捏合、出力握持等動作，拇指的長軸通常都指向工作的目標。

而且，拇指與其它四根手指間的距離較大，即使裝置稍微大一點，也比較不容易因太靠近其它手指，而感到卡手或不舒服。

設計靈感與構想草圖

為找出更合適外型，我在 Pinterest （編按：Pinterest 是一個視覺探索與靈感分享平台，用戶以「釘」住（ pin ）圖片和影片到個人「看板」（ board ）上，瀏覽他人分享的內容，從中尋找時尚、美食、居家佈置等各種點子。）找了一些「科技感戒指」的概念圖，從中尋找可容納我打算使用的元件的形式。

從這些靈感出發，我又進一步在紙上畫出符合需求的構想草圖。

第一版設計草圖：

主體是一個「戒指造型的結構」。

下方是矩形底座，用來安裝充電模組。

上方則是另一個矩形堆疊區，安裝 LED 與開關。

兩層間設計一個圓形通道，讓電線可以通過。

第二版設計草圖：

調整了上方的堆疊區形狀，改為「圓柱形」。

此部分可旋轉達 90 度，提升使用靈活度。

使用者可在不頻繁轉動拇指情況下，調整光線方向，更省力也更人性化！

3D 設計流程

從草圖走向實作：開始3D建模與列印

進入真正的製作階段，我開始將手繪草圖，轉換成更詳細、可列印的 3D 模型檔案。

一、戒指本體與底部堆疊結構

一開始，我從「戒指本體」和「矩形底座堆疊區」的整合結構開始設計。戒指的孔徑為 23mm，正好符合我拇指的直徑；而底座的厚度設計為 12mm，剛好容納：

電池（厚度約 8mm）
充電模組（USB-C 端厚度約 4mm）
底座的寬度，則依電池尺寸而定（32mm x 20mm），因電池比充電模組略大。

我在底座的外牆上，開了一些槽口，包括：

給 TP4056 模組的 LED 指示燈，預留的觀察窗。
散熱用通風孔
USB-C 插口對應位置開口

二、底蓋設計

底座蓋設計為一片簡單的矩形蓋板，其中一端，包覆並固定 USB-C 插口。蓋板中央有個中空圓柱突起，用來：

讓導線通過
安裝上方的圓柱型堆疊結構

三、圓柱型上蓋堆疊設計

這一層結構，主要放置：

1W LED 燈
輕觸式開關
限流電阻

此結構包含：

一個 LED 光窗（讓光線順利照出）。
一個開關孔（便於安裝與按壓），並預留散熱空間。

頂部設計兩個「卡扣孔」，用來安裝圓柱蓋板。

下方中央設有圓孔，可與底座的圓柱突起密合。為將上下兩層牢牢固定，我另外設計了一個「墊圈式固定環」，確保組合緊密不鬆動。

我原先也曾設計另一種卡扣式蓋板，但因結構太小，不易列印成功，所以改採墊圈固定設計。

四、圓柱型上蓋設計

上蓋的設計特色如下：

表面有一道「閃電符號」的裝飾性突起。
底部有兩個突出的卡扣接點，與堆疊本體結合。

五、附加檔案說明

在AUTODESK Instructable網頁上，我附上了：

STL 檔案：可直接用來 3D 列印
STEP 檔案：若您想客製化修改（例如：戒指孔徑、底座尺寸，以對應不同電池大小），可直接在 CAD 軟體中調整使用。

開始3D列印

3D 列印實作細節與材料選擇

我將 STL 檔案送出，進行實際列印，這次使用的噴嘴直徑為 0.4mm，線材選擇了 PETG ，而非 PLA，因這個裝置，未來勢必會經常暴露在戶外環境中，可能面對撞擊和長時間熱源，如果用 PLA 列印，外殼可能會隨時間變形或劣化。

雖然， PETG 線材能提升耐候性與耐熱性，但缺點是，列印完後常常會留下不少「拉絲」、「絲狀雜亂物」，清理起來會比較花時間。

外觀與配色

戒指本體與底座結構：我使用黑色線材列印，成品看起來非常有質感，甚至幾乎看不出是塑膠材質，外觀相當成熟低調。

底蓋部分：使用紅色線材，形成視覺上小對比。

上方圓柱堆疊部分：再次使用黑色線材，整體外觀協調一致。

小提醒：

原本，我有計畫要把上蓋上的「閃電造型突起」，用紅色列印，來當作視覺亮點，但後來一時忘記設定，沒能做到。建議您在列印時，可把這個部分改成紅色，整體會更有設計感，也能更突顯這個小巧思。

電子元件安裝與組裝

這階段主要包括，分別位於「上下兩個結構區」中的電子元件組裝與焊接，並完成最終組合。

【底部結構】電池與充電模組

1.電池焊接至充電模組

2.將電池的負極，焊接到 TP4056 模組上標示的 BAT- 端子。

3.將電池的正極，焊接到 BAT+ 端子。

4.輸出端接線準備（通往上層 LED 電路）

5.TP4056 模組的 OUT+ 與 OUT- 焊上導線

建議使用紅色（正），以及黑/藍色（負）導線，以方便辨識，避免誤接。

我使用跳線中的線材，並刻意把負極導線，剪得比正極短，以提高識別度。

【上部結構】LED、電阻與開關組裝

1.LED 燈串聯接線

2.將 LED → 限流電阻 → 輕觸開關，串聯焊接。

3.並將這一組元件的兩端預留接線，與底部來的輸出線做連接。

各組件定位與固定

底部結構安裝順序：

1.將電池與 TP4056 先放入底座

2.因模組尺寸略小於底座，我使用熱熔膠，將邊緣固定住。

上部結構安裝細節

1.LED 燈對準光窗後，以兩端焊腳作固定點，用熱熔膠黏住。

2.開關從預留孔位，向內推入卡入，再將其接線與底部導線焊接、套上熱縮套管，做絕緣保護。

結構整合與上蓋安裝

底部上蓋黏合

使用強力膠，將底部蓋板牢牢黏住，封裝整體。

上下結構組合

1.將圓柱上層，卡入底部結構。

2.使用設計好的「墊圈式卡榫」，固定兩層。

3.最後，壓入頂蓋完成封裝。

使用小提醒：

在這款穿戴式手電筒中，上層圓柱結構可旋轉，能讓 LED 改變照明角度，但要注意導線藏於結構內部，轉動角度過大，會造成扭曲與拉扯風險。因此，我建議轉動範圍，左右各不超過 90 度，避免損壞內部連接。

至此，您的穿戴式拇指燈具正式完成！從焊接到組裝，每個細節都貼近實用性與人體工學設計，既方便又耐用。

（本篇文章是原文作者 OrionNebula ，在 AUTODESK INSTRUCTABLES 網站上的投稿。特別感謝原文作者開放授權，使我們得以進行摘譯，特此致謝！若讀者有興趣閱讀原文，請點擊：閱讀原文。）

（本篇文章經同意轉載自vMaker，原文連結；責任編輯：謝嘉洵。）

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江宗諭

遊走於創客圈多年的媒體工作者，經常性合作媒體包括MakerPRO、vMaker等。