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研究生:許培文
研究生(外文):Pew Wen Shi
論文名稱:陶瓷雷射熔結法之基礎製程研究及乾燥製程優化
論文名稱(外文):Fundamental study and drying process optimization of Ceramic Laser Fusion
指導教授:湯華興
指導教授(外文):Hwa Hsing Tang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:製造科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:186
中文關鍵詞:陶瓷雷射熔結法乾燥時間饋料鋪層方法噴塗鋪層方法
外文關鍵詞:Ceramic Laser FusionDrying timePaving with slurry methodSpray coating method
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以陶瓷雷射熔結法(Ceramic Laser Fusion;簡稱CLF)製作陶瓷原型的流程可分製備漿料、乾燥薄層、雷射熔結及去除生坏四大步驟。利用現有饋料鋪層之乾燥時間約每層5-6分鐘,因耗時太長而不易實用化,故本文之研究目的為優化陶瓷雷射熔結法之現有乾燥製程,使薄層快速乾燥且不產生裂痕。
從基礎製程研究得知:CLF製程使用wt. 64%之氧化矽粉末、wt. 30%之水、wt. 4%之氧化矽膠及wt. 2%之火山黏土所調配之漿料最適合饋料鋪層;漿料黏度具有擬塑性流體之行為,若考慮時間因素則其具有搖變性流體之行為。以過飽和漿料鋪設薄層經乾燥硬化之生坏本身為一極佳之固態支撐,可避免雷射掃描期間之球狀化效應,且可崩解於水中。而乾燥過程所致之生坏凹陷量可被預測且自動地被補償。
為量測薄層所費之乾燥時間及觀察其產生裂痕時機而研製一乾燥率量測實驗設備;首先探討現有饋料鋪層之乾燥過程,再研究(一)饋料基板材料、(二)氧化矽膠及火山黏土之重量比、(三)漿料含水量、(四)鋪層厚度及(五)乾燥溫度對乾燥時間及裂痕之影響。最後,提出一種新式噴塗鋪層方法及以此法乾燥之研究成果。
現有饋料鋪層方法,經改用玻璃薄板代替鋁板,或調整配料中氧化矽膠及火山黏土之重量比從0%:6%至4%:2%,或減少漿料含水量從wt. 46%至wt. 30%,或降低鋪層厚度從0.2 mm至0.075 mm,或增加乾燥溫度從350 ℃至500 ℃,使用上述最佳結果調配漿料來進行饋料鋪層乾燥實驗,當遠紅外線陶瓷發熱體置於130 mm×110 mm大小之薄層上方80 mm向下加熱,可使薄層之乾燥時間從5至6分鐘減少為5秒至10秒且無裂痕產生。
新式噴塗鋪層方法,經可行性實驗評估確定能應用在CLF製程上來製出陶瓷工件,使其與現有饋料鋪層法比較:在相同的乾燥條件下所費之乾燥時間約減少三分之一且無裂痕產生。
According to the Ceramic Laser Fusion (which is called CLF), the manufacturing procedure which rapidly fabricate ceramic prototype includes four major steps: making slurry by mixing, drying thin slurry layers, fusing into ceramic part by laser scanning, and removing unfused green part. The drying time which use the existing paving with slurry method is about 5-6 minutes per a layer so it is too long to apply. The purpose of this paper is to improve the existing drying process for Ceramic Laser Fusion, which rapidly dry thin slurry layers without cracks.
Form fundamental study can be obtained that slurry used in CLF which mixed wt.64% powders of silica, wt.30% water, wt.4% silica gel, and wt.2% powders of clay is suitable for paving with slurry. Its viscosity behavior characterizes pseudo-plastic fluid. If the element of time is considered, it characterizes thixotropy fluid. A green part solidified by drying from a thin layer that is paved by using over saturated slurry is a good solid support. It can avoid balling effect during laser scanning, and be collapsed in the water. A sunken depth of green part that occurred during drying process can be projected by an equation and automatically compensated.
Researching and fabricating the drying rate measuring equipment in order to measure the drying time of thin slurry layers and observe the occurring moment of cracks during drying. To begin with, discussing the drying process of existing paving with slurry method. Then, studying influences of (1) paving substrate materials, (2) weight percentages of silica gel and clay, (3) the content of liquid in slurry, (4) a thickness of paving with slurry, and (5) drying temperature on drying time and cracks. Finally, proposing a new-style spraying coating method and result of research in this drying process.
In the existing spaying with slurry method, by changing a glass thin plate from an aluminum plate. Or by adjusting weight percentages of silica sol and clay from 0% and 6% to 4% and 2%. Or by decreasing the content of liquid in slurry from wt. 45% to wt. 30%. Or by decreasing a thickness of paving with slurry from 0.2mm to 0.075mm. Or by increasing drying temperature from 350℃ to 500℃. Using above-mentioned optimum results to mix slurry for spraying with slurry and drying experiment. When the temperature of a far infrared ceramic heater is heating above 130mm×110mm thin layers about 80mm, the drying time of thin layers can be decreased from 5-6 minutes to 5-10 seconds and no cracks.
By feasibility experiments to estimate is sure that the new-style spraying coating method can apply to fabricate ceramic part in the CLF process. And compare the new-style spraying coating method with the existing spaying with slurry method, the drying time of slurry thin layers is less about 1/3 and no cracks in the same drying conditions.
中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 xii
第一章 緒綸 1
1.1 研究背景與動機 1
1.1.1 陶瓷快速原型技術簡介 1
1.1.2 陶瓷雷射熔結法 3
1.1.3 乾式及溼式配料發展過程 4
1.2 研究目的與方法 5
1.3 工作項目 6
第二章 陶瓷雷射熔結法之基礎製程研究 8
2.1 雷射直接熔結成陶瓷之可行性 9
2.2 配料製備及原材料分析 14
2.2.1 配料製備 14
2.2.2 原材料分析 15
2.2.2.1 氧化矽粉末粒度分析 16
2.2.2.2 氧化矽膠水之水膠比分析 28
2.2.2.3 火山黏土粉末粒度分佈 31
2.3 製程漿料之黏度行為 34
2.4 現有饋料鋪層設備及鋪層方法 44
2.5 生坏凹陷率、補償及預測 46
2.6 陶瓷生坏之崩解性 53
第三章 現有饋料鋪層法之乾燥製程優化 59
3.1 饋料鋪層乾燥法之優化製造技術 59
3.1.1 製程元素與輸入製程參數之關係 59
3.1.2 找出製程參數與生坏快乾不裂之因果關係 61
3.2 乾燥率量測實驗設備製作 62
3.3 饋料鋪層法之乾燥製程分析 65
3.4 饋料鋪層法之乾燥製程優化實驗 69
3.4.1 饋料基板材料 71
3.4.2 氧化矽膠及火山黏土之重量比 74
3.4.3 漿料含水量 79
3.4.4 鋪層厚度 81
3.4.5 乾燥溫度 84
3.4.6 3.4.2節至3.4.5節之綜合討論 87
3.4.6.1 不同製程參數之饋料層數 87
3.4.6.2 漿料含水量與鋪層厚度之關係 91
3.4.6.3 不同製程參數與乾燥時間之比較 92
3.4.7 乾燥製程最佳參數之優化實驗 96
3.5 其它快速乾燥可行性實驗 99
3.5.1 防水層概念可行性實驗 99
3.5.2 風扇吹乾實驗 102
3.5.3 添加少量揮發劑實驗 104
3.5.4 噴嘴霧化乾燥 105
第四章 新式噴塗鋪層法之乾燥製程技術 106
4.1 噴塗鋪層法之乾燥方法及原理 106
4.2 噴塗鋪層乾燥法之製程分析 107
4.2.1 製程要素 107
4.2.2 製程參數 107
4.2.3 製程結果 108
4.3 應用噴塗鋪層乾燥法於CLF製程之可行性 109
4.3.1 噴嘴選用與其參數之效應 109
4.3.2 不同噴嘴噴塗測試實驗 111
4.3.3 刀片刮除法控制生坏厚度實驗 120
4.3.4 雷射掃描生坏之熔結性實驗 123
4.3.5 未熔生坏之崩解性實驗 127
4.3.6 以噴塗鋪層法製作陶瓷薄片 127
4.4 噴塗鋪層乾燥製程之基礎實驗 131
4.4.1 適合噴塗法之漿料含水量實驗 131
4.4.2 噴塗生坏厚度量測實驗 137
4.4.3 噴塗鋪層法之乾燥實驗 145
4.5 與饋料鋪層法之相同製程參數比較 150
第五章 總結及展望 154
5.1 饋料鋪層法與噴塗鋪層法之乾燥製程比較 154
5.2 本文總結 156
5.3 未來工作及展望 158
參考文獻 160
附錄 165
A. 黏度之基本資料:定義、單位及非牛頓流體種類與其分析方法 165
B. 乾燥率量測實驗設備之N810數位溫度指示器之基本操作說明 174 C. 乾燥率量測實驗設備設計圖 177
作者簡介 186
[1] Kochan A., “Rapid prototyping trend,” Rapid Prototyping Journal, vol. 3, no. 4, 1997, pp. 150-152.
[2] China C.K., and Leong K.F., “Rapid Prototyping in Singapore: 1988 to 1997,” Rapid Prototyping Journal, UK, vol. 3, no. 3, 1997, pp. 116-119.
[3] Reed J.S., Principles of Ceramic Processing, Second Edition, New York: John Wiley & Sons, 1995, pp. 514-515.
[4] Brady G.A. et al., “Curing behavior of ceramic resin for stereolithography,” Proceedings of the Solid freeform Fabrication Symposium, University of Texas at Austin, TX, 1996, pp. 10-403.
[5] Brady G.A., and Halloran J.W., “Stereolithography of ceramic suspensions,” Rapid Prototyping Journal, vol. 1, no. 2, 1997, pp. 5-61.
[6] Griffith, M.L. ea al., “Ceramic stereolithography for investment casting and biomedical applications,” Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, Austin, TX, pp. 31-38.
[7] Subramanian K. et al., “Selective laser sintering of alumina with polymer binders,” Rapid Prototyping Journal, vol. 1, no. 2, 1995, pp. 24-35.
[8] Griffin., C. and McMillan S., “Selective laser sintering and fused deposition modeling processes for functional ceramic parts,” Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, Austin, TX, pp. 25-30.
[9] Agarwala M.K. et al., “Fused deposition of ceramics (FDC) for structural silicon nitride components,” Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, University of Texas at Austin, TX, 1996, pp. 45-335.
[10] Agarwala M.K. et al., “Fused deposition of ceramics and metals: an overview,” Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, University of Texas at Austin, TX, 1996, pp. 92-385.
[11] Sachs E.M. et al., “Three dimensional printing techniques,” US patent no. 5204055, 1993.
[12] Klosterman D. et al., “laminated object manufacturing (LOM) of advanced ceramics and composites,” Proceedings of the Seventh International Conference on Rapid Prototyping, University of Dayton and Stanford University, San Francisco, CA, 1997, pp. 43-50.
[13] Klosterman D. et al., “Automated fabrication of monolithic and ceramic matrix composites via laminated object manufacturing (LOM),” Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, University of Texas at Austin, 1997, pp. 49-537.
[14] Griffin C. et al., “Solid freeform fabrication of functional ceramic components using a laminated object manufacturing technique,” Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, Austin, TX, 1994, pp. 17-24.
[15] 湯華興、黃信紘,「快速陶瓷原型製程」,教育部製造科技技術論文論文集,臺北,2000年6月,第427-432頁。
[16] 湯華興、黃信紘、李振生,「以陶瓷雷射熔結法快速製造原型」,第六屆亞洲模具研討會論文集,臺北,2001年7月。
[17] 湯華興、陳沐村、林文祥、許培文,「陶瓷原型快速製造設備研製」,第六屆亞洲模具研討會論文集,臺北,2001年7月。
[18] 湯華興,直接雷射快速燒結陶瓷原型,行政院國家科學委員會專題研究計劃成果報告,NSC88-2212-E-027-006,1999年。
[19] Tang H.H., “Method for rapid forming of a ceramic work piece,” U.S. patent no. 6217816B1, Apr. 17, 2001.
[20] 湯華興、莊鎮華,「應用Pro/ENGINEERING建構快速原型製造之NC程式」,第十四屆全國技術及職業教育研討會論文集,臺北,1999年5月,第257-262頁。
[21] 湯華興,「快速原型製造用數控程式製作系統」,第十五屆技職教育研討會論文集,臺北,2000年4月,第203-214頁。
[22] 湯華興、張弘智,「快速陶瓷原型機之製膜設備研製」,教育部製造科技技術論文論文集,臺北,2000年6月,第433-434頁。
[23] 許培文,陶瓷漿料鋪層之快速原型製程研究,學士學位專題報告書,國立臺北科技大學機械系,臺北,2000年7月,第11-31頁。
[24] 呂維明、戴怡德編著,粉粒體粒徑量測技術,臺北市,高立圖書有限公司,1998,第12-13頁、第68-72頁、及第77-83頁。
[25] 伍袓璁、黃錦鐘譯著,粉末冶金,臺北市,高立圖書有限公司,1996,第32-42頁
[26] Reed J.S., Principles of Ceramics processing, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., 1995, pp. 98-100.
[27] Reed J.S., Principles of Ceramics processing, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., 1995, pp. 525-539.
[28] Reed J.S., Principles of Ceramic Processing, Second Edition, New York: John Wiley & Sons, 1995, pp. 24-26.
[29] Reed J.S., Principles of Ceramic Processing, Second Edition, New York: John Wiley & Sons, 1995, p. 371.
[30] 王健行等編著,化學,臺北市,高立圖書有限公司,1996年,第165-168頁。
[31] Hwa-Hsing Tang, “Direct laser fusion to form ceramic parts”, Rapid Prototyping Journal, vol. 8, no. 5, 2002, pp. 284-289.
[32] Hwa-Hsing Tang, Fwu-Hsing Liu, Mu-Cun Chen, Wen-Hsiang Lin, Pei-Wen Shi, “Automation for Ceramic Laser Fusion ”, IEEE/ASME International Conference on Advanced Manufacturing Technologies and Education in the 21st Century, National Chung Cheng University, Chia-Yi, Taiwan, August, 2002, pp. 184.
[33] Hwa-Hsing Tang, Fwu-Hsing Liu, Hsin Hung Huang, Jen Sheng Lee, “Ceramic Laser Fusion”, Journal of Tsinghua University, vol. 42, no. S2, August, 2002, pp. 209-212.
[34] 湯華興、李振生,「雷射膠化法陶瓷生坏不同加熱溫度對強度與密度之影響」,2002年模具技術與論文發表會論文集,臺北,2002年,第37-43頁。
[35] 湯華興、林志忠、陳沐村,「陶瓷雷射膠化法快速製造設備自動化」,2003中華民國自動控制研討會暨生物機電系統控制與應用研討會,中壢,2003,第361-366頁。
[36] 湯華興、郭柏竣,「陶瓷雷射膠化快速製造技術應用於製作金屬工件」,2003模具技術與論文發表會論文集,臺北,2003,第A2頁。
[37] 湯華興、李宏文,「陶瓷雷射膠化工件強度之參數研究」,2003模具技術與論文發表會論文集,臺北,2003,第A3頁。
[38] Reed J.S., Principles of Ceramic Processing, Second Edition, New York: John Wiley & Sons, 1995, p. 497.
[39] Reed J.S., Principles of Ceramic Processing, Second Edition, New York: John Wiley & Sons, 1995, p. 545.
[40] George W. Scherer, 1990, “Theory of Drying”, Journal of the American Ceramic Society, vol. 73, no. 1, pp. 3-14.
[41] Reed J.S., Principles of Ceramic Processing, Second Edition, New York: John Wiley & Sons, 1995, pp. 553-554.
[42] Reed J.S., Principles of Ceramic Processing, Second Edition, New York: John Wiley & Sons, 1995, p. 262.
[43] Brisker C. Jeffrey, The Physics and Chemistry of Sol-Gel processing, Academic Press, Inc., p. 486.
[44] 金重勳編著,大專用書-機械材料,臺南市:臺灣復文興業股份有限公司,1995,第86及365頁。
[45] 王木琴編著,科技用書-工程材料,臺南市:臺灣復文興業股份有限公司,1996,第226、1002及1004頁。
[46] 鄭正元,「出席國際會議報告:快速原型國際論文研討會(International Conference on Rapid Prototyping)」,第八屆國際快速原型論文研討會,日本東京,2000年6月,科學發展月刊第28卷第11期。
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1. 2.王文宇、林仁光,〈股票面額與公司資本制度之研究〉,月旦法學雜誌,第七十三期,民國九十年六月。
2. 3.朱雲鵬,〈競爭與合作─從價格資訊之統一提供與使用探討聯合行為之除外適用〉,律師通訊,第一九三期,民國八十四年十月。
3. 4.朱應舞,〈美國企業革新法案之探討〉,集保月刊,第一零七期,民國九十一年十月。
4. 5.朱應舞,〈追蹤「沙氏法案」最新脈動!〉,會計研究月刊,第二0九期,民國九十二年四月。
5. 6.吳友梅,〈各國公司治理制度之比較及其執行面可能面臨之問題研究(上)〉,集保月刊,第一0一期,民國九十一年四月。
6. 7.李明昱、王慧蘭、張忠琳,〈安隆事件對財會準則及審計之衝擊與省思〉,會計研究月刊,第一九七期,民國九十一年四月。
7. 10.林志吉,〈我國金融資產證券化之法律設計〉,全國律師,民國九十一年八月。
8. 11.林坤鎮,〈從美國安隆公司事件看會計師業者之自律與利益衝突之迴避〉,證券暨期貨管理,第二十卷第四期,民國九十一年四月。
9. 12.林恆鋒,〈安隆破產案之省思--會計師不該是生意人!:論利益衝突與會計管理問題〉,實用月刊,第三二七期,民國九十一年三月。
10. 13.林柄滄,〈SPE是啥玩意兒?〉,會計研究月刊,第一九六期,民國九十一年三月。
11. 14.林柄滄,〈安隆(Enron)破產事件引發的會計危機〉,會計研究月刊,第一九五期,民國九十一年二月。
12. 16.林柄滄,〈會計師全方位服務與獨立性間的爭戰與思考〉,會計研究月刊,第一八七期,民國九十年六月。
13. 19.柯承恩,〈我國公司監理體系之問題與改進建議(上)〉,會計研究月刊,第一七三期,民國八十九年四月。
14. 21.范曉玲,〈公司治理與財務審計之新紀元:二00二年美國證券交易Sarbanes-Oxley法案簡介〉,月旦法學雜誌,第八十九期,民國九十一年十月。
15. 22.范曉玲、王元勳,〈過失所致之純粹經濟上損失─從律師、會計師責任談起(下)〉,月旦法學雜誌,第二十七期,民國八十六年八月。