臺灣博碩士論文加值系統

本研究的目的為改良陶瓷雷射燒結法製作陶殼模之分層問題。根據以前的經驗，判斷分層是因為黏土在清料時膨脹所造成的，所以本文以PVA代替火山黏土為黏結劑製作陶瓷工件。因新製程在掃描後工件變色明顯，在掃描過後的影像中發現雷射掃描時產生錯位、以及功率大小不均勻的問題，且分層現象依舊，所以說明黏土膨脹可能不是造成分層的來源，所以再以火山黏土為黏結劑來探討解決之道。
經實驗分析造成工件分層的主因為面重疊率不正確，面重疊率不正確又分為變質層厚不正確及鋪層層厚不正確兩大類。變質層厚不正確的原因包含掃描錯位、功率不穩、雷射焦距及雷射機器等問題；掃描錯位時將雷射頭復歸動作由程式原點更改為機械原點即可解決；由掃描過後的影像中顯示功率不穩時，需做重新掃描的動作；鋪層面與掃描面不見得為完全平行，置於雷射束焦點上加工，才能確保變質層線深的穩定性；在掃描前重複做雷射功率測試的暖機動作，確保Power Meter的功率顯示及設定的Duty值達穩定狀態。而鋪層層厚不正確的原因包含工作溫度、鋪層動作及升降平台等問題；工作溫度高低會造成平台有所升降，因此鋪料前要先預熱及確保與上次的工作高度相同；鋪層後要去除兩邊多餘的殘料，以免刮刀退回時因摩擦到而導致高度有所升降；懸臂機構為造成平台上下晃動的主因，製作一套平穩的升降平台為刻不容緩的事。改善之後製作700層完整且不分層的灑水器陶殼模來驗證成果。

The aim of this paper is to improve delamination problem during the ceramic laser sintering process. According to the beforehand experience, it’s able to know the delamination is caused by caly flated during the claering process. Due to the reason, this research used PVA to replace clay as binder to manufacture caramic workpiece. But after scanning, there are two problem of image dislocation and laser power non-uniform. And the delamination appeared still, so the clay flated is not the main reason of delamination. It is deside to use clay as the binder to determine the solution.
Analyzes after the experiment causes the work piece lamination the principal factor not to be correct for surface overlapping rate, surface overlapping rate is not correct divides into the deterioration level thick not correct and the shop layer upon layer thick not correct two broad headings. The deterioration level thick not correct reason contains the scanning dislocation, the power not steady, questions and so on laser focal distance and laser machine; Scans when the dislocation then solves the laser regression movement by the program zero point change for the mechanical origin; By scanning from now on phantom in demonstrated when the power is not steady, must make the movement which scans; Layer surface and scanning surface not necessarily for completely parallel, puts on the thunder beam focal point to process, can guarantee the deterioration level line deep stability; Is redundant before the scanning makes the laser power test the warm machine movement, guaranteed that Power Meter the power demonstrates and the hypothesis Duty value reaches the steady state. But spreads layer upon layer the thick not correct reason to contain questions and so on operating temperature, layer movement and moving platform; The operating temperature height will cause the platform to have the fluctuation, therefore before the shop material, must first preheating and guaranteed that will be the same with the previous time operational height; After the layer, must remove two side unnecessary remnants, in order to avoid the shaving knife returns time because of rubs causes to have the fluctuation highly; The bracket organization to create the principal factor which the platform rocks up and down, manufactures a set of steady moving platform for the urgent matter. After the improvement, manufactures 700 completely, and the lamination the water ceramic case mold does not confirm the achievement.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 v
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究方法 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 快速原型技術介紹 5
2.1.1 Selective Laser Sintering(SLS) 選擇性雷射燒結 6
2.1.2 Ceramic Laser Fusion(CLF) 陶瓷雷射熔解法 8
2.1.3 Ceramic Laser Sintering(CLS) 陶瓷雷射燒結法 9
2.2 燒結機制簡介 10
2.2.1 燒結方法 11
2.3 CLF及CLS各製程步驟與工件及支撐的交互影響 12
2.3.1 CLF及CLS的支撐型式 13
2.3.2 各製程步驟與支撐及工件間的交互作用 15
2.4 面重疊率影響層黏結的探討 16
2.5 快速原型與鑄造技術的結合 17

第三章 以PVA為黏結劑應用於陶瓷雷射燒結製程 19
3.1 製程設備 19
3.1.1 CLS快速原型機 24
3.2 製程材料 27
3.2.1 二氧化矽粉末性質分析 27
3.2.2 火山黏土性質分析 28
3.2.3 氧化矽膠液性質分析 29
3.2.4 PVA性質分析 30
3.3 製程研究 31
3.3.1 漿料調配方法 31
3.3.2 燒結溫度對工件崩解性之影響 32
3.3.3 PVA燒失溫度實驗 34
3.3.4 矽膠變性溫度實驗 35
3.3.5 製作流程探討 36
3.3.6 雷射掃描試片及清料結果 37
3.3.7 臨界變質層線深及線寬量測 38
3.4 製程軟體轉檔設計及人機介面操作 39
3.4.1 雷射掃描與實作工件 43
3.5 以PVA為黏結劑之製程結果與討論 44
第四章 陶瓷雷射燒結法之分層問題改良 46
4.1 面重疊率重要性分析 46
4.2 以火山黏土為黏結劑應用於陶瓷雷射燒結製程 48
4.2.1 漿料調配及製作流程 48
4.2.2 製程中雷射掃描不確實所造成清料後的分層問題 50
4.2.2.1 雷射復歸原點不正確所造成掃描時的挫位現象 50
4.2.2.2 雷射掃描時功率不穩定所造成的黏結效果不佳 54
4.2.2.3 雷射以離焦掃描時所造成的影響 57
4.2.3 臨界變質層線深及線寬量測 59
4.2.3.1 雷射掃描與實作工件 60
4.3 分層問題改良方法總結 61
第五章 直接式RP鑄模實作 63
5.1 CLS之直接式RP鑄模的流程 63
5.2 殼模設計 64
5.3 實例製作 65
第六章 結論與未來展望 72
6.1 結論 72
6.2 未來展望 73
參考文獻 74
附錄 CLF操作手冊 77

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