臺灣博碩士論文加值系統

熔融沉積成型是近年來最常運用的積層製造技術，對於任何複雜的幾何圖型完全不受限制，而熔融沉積成型快速原型系統之工作原理是以層層堆疊之方式進行，因此表面粗糙度並不理想，本研究運用化學液蒸發之填補技術建構一台操作簡單、低價位、高效率、高尺寸精度與高表面精度以及符合綠色製造技術之快速原型件表面粗糙度改善系統，並實際應用於熔融沉積快速原型件改善其表面粗糙度。在尺寸精度方面，快速原型件改善後之最大縮減尺寸只減少26 µm，尺寸誤差為0.26 %，在表面粗糙度方面，中心線平均粗糙度值Ra從2960 nm改善至37 nm，表面粗糙度改善率達98.75 %，由實驗之觀察結果得知，快速原型件表面粗糙度改善系統確實能有效降低快速原型件之表面粗糙度並獲得較佳之尺寸精度，同時，藉由實驗之觀察，本研究提出快速原型件表面粗糙度之改善機制，此機制有助於理解快速原型件表面粗糙度改善前後表面粗糙度之變化，本研究成果具備工業實用價值，此系統未來可應用於機械相關產業、通訊相關產業、電子相關產業以及運輸相關產業，研發階段所需原型件之表面進行拋光作業。

Fused Deposition Modeling is the most popular technology for additive process, it may apply for all kind of complex geometric figure without any limitation. The method of Fused Deposition Modeling prototype system is to stack object layer by layer so the roughness is a challenge. This research is to introduce filling up process via chemical fluid in vapor to establish green-manufacturing rapid prototype system with low cost, easy to hands-on, high efficiency, outstanding accuracy, and extremely surface finish quality. The actual result shows it will improve the outline dimension only reducing 0.26%. The center line average surface roughness reading from Ra 2960 nm to 37 nm, the surface roughness improvement rate can reach 98.75%. It is significant improvement for roughness control and also easy to introduce to production. The target application field will be mechanical industrial, communication field, electrical application, transportation field, and also surface polishing process for prototype developing stage.

明志科技大學碩士學位論文指導教授推薦書 i
明志科技大學碩士學位論文口試委員會審定書 ii
誌謝 iii
中文摘要 iv
Abstract v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 快速原型技術發展與應用 4
2.1.1 開發低成本熔融沉積和五軸加工之混合快速原型系統 10
2.1.2 發展一種具有高靈活性可移動熔融沉積成型系統 11
2.1.3 四軸快速成型系統之研製 12
2.2 改善FDM快速原型件表面粗糙度之研究 13
2.2.1 運用磨粒流加工改善FDM快速原型表面粗糙度 13
2.2.2 滾筒磨光加工對熔融沉積表面粗糙度預測 13
2.2.3 表面粗糙度在熔融沉積成型理論表示法 15
2.3 運用化學液改善FDM表面粗糙度之研究 16
2.3.1 提升熔融擠製成型之原型件表面粗糙度研究 16
2.3.2 熔融沉積成型化學處理分析減少表面粗糙度 17
2.3.3 改變熔融沉積成型表面特性運用於微型生物醫療快速原型件 19
2.4 快速原型與3D列印相關專利分析 21
2.5 化學蒸氣改善表面粗糙度相關專利分析 25
第三章 實驗設備與材料 28
3.1 實驗設備 28
3.1.1 uPrint快速原型系統 28
3.1.2 金相顯微鏡 29
3.1.3 白光干涉儀 30
3.1.4 影像測量儀 31
3.1.5 數位式轉速計 32
3.2 實驗材料 33
3.2.1 苯乙烯、丙烯腈和丁二烯 33
3.2.2 丙酮 34
第四章 改善快速原型件表面粗糙度系統研製與分析 36
4.1 系統規劃與研製 36
4.2 蒸發器皿分析 45
4.3 密閉罩分析 46
4.4 置物板分析 47
4.5 蒸氣流動分析 48
4.6 加熱時間分析 50
4.6.1 丙酮加熱至沸點時間 50
4.6.2 改善系統處理快速原型件之時間 51
4.7 表面處理均勻度改善 52
4.8 密閉罩表面霧氣改善 52
第五章 結果與討論 60
5.1 快速原型件表面粗糙度改善系統之效益 60
5.2 馬達轉速對表面粗糙度之影響 68
5.3 快速原型件表面積尺寸對表面處理時間之影響 70
5.4 預測不同表面積之改善時間趨勢方程式 71
第六章 結論與未來展望 80
6.1 結論 80
6.2 未來展望 81
參考文獻 83

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