本研究之主旨是對光硬化樹脂原型件之機械性質改良做一基礎研究，以光造形法為成型方式之下照式半導體雷射SLP-4000快速原型機為研究設備，包括光硬化樹脂添加SiO2粉末原型件之成型性、功能性與3D原型製作等研究主題。
成型性研究是以2D自由液面成型方式，探討加工參數對點、面硬化特性之關係，並以此做為3D成型之參數配置依據﹔機械性質研究針對純光硬化樹脂原型件與光硬化樹脂添加粉末原型件機械性質之比較與改善效益評估﹔在3D原型製作部份，以田口式實驗計劃法探討主要加工參數對成型體積精度與成型時間之關係，並搜尋成型渦輪葉片之較適參數。
研究結果顯示，以SiO2粉末添加至光硬化樹脂試樣對其硬化特性有顯著影響。其添加SiO2粉末之光硬化樹脂原型件在機械強度方面，亦比純光硬化樹脂原型件獲得正面之改善。最後，並以光硬化樹脂添加40%體積比之SiO2粉末，成型一渦輪葉片原型。

The purpose of this research is to improve the mechanical properties of the photo-polymer prototypes. The equipment used in this study is a semiconductor laser photo-polymer fabrication rapid prototyping system. The subjects include curing characteristics, mechanical properties, and fabrication process parameters of 3D prototypes on the SiO2 powder added photo-polymer.
The study of curing characteristics is based on a single point effect and 2D effect. Referring to the results, the possible process parameters for 3D fabrication can be determined. The mechanical properties measurement also has been carried out. By the combination of process parameters design as well as the mechanical properties of the SiO2 powder added photo-polymer prototypes of a turbine blade is fabricated.
Results show the remarkable effect of the curing characteristics after the SiO2 powder added photo-polymer. Moreover, the mechanical property has been improved after SiO2 powder is added to the photo-polymer. A 40% SiO2 powder volume added photo-polymer 3D turbine blade has been fabricated using the optimized control parameters obtained from the Taguchi method.

中文摘要……………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………Ⅱ
誌 謝………………………………………………………………………Ⅲ
目 錄………………………………………………………………………Ⅵ
圖索引………………………………………………………………………Ⅶ
表所引………………………………………………………………………Ⅸ
第一章 緒論………………………………………………………………1
第二章文獻探討………………………………………………………2
2.1 快速原型(Rapid Prototyping, RP)技術……………………2
2.1.1 快速原型原理…………………………………………2
2.1.2 日本DENKEN公司之SLP-4000快速原型機簡介………5
2.1.2.1 SLP-4000系統之操作與使用介紹…………7
2.1.2.2 SLP-4000系統使用之DF-803光硬化樹脂簡介10
2.1.2.3 SLP-4000系統之加工參數簡介……………10
2.2 複合材料之簡介………………………………………………14
2.2.1 複合材料之分類………………………………………15
2.2.2 顆粒型複合材料………………………………………15
2.2.3 高分子複合材料之製作與應用………………………16
2.3 複合式材料之快速原型製作與加工參數探討…………………17
2.3.1 Stereolithography(SL)製程成型三維陶瓷件……17
2.3.2 光硬化樹脂添加玻璃纖維於快速原型件之機械性質研19
2.3.3 複合式材料之快速原型製作與加工參數探討結論…20
2.4 光硬化樹脂之硬化機理………………………………………20
2.5 田口式實驗計劃法……………………………………………24
2.5.1 田口式實驗計劃法之基本原理……………………24
2.5.2 田口式實驗計劃法之分析工具……………………24
2.5.3 田口式實驗計劃法之參數設計………………………… ……29
第三章 光硬化樹脂添加SiO2粉末原型件之成型性研究……………31
3.1 粉末材料之選用與介紹……………………………………31
3.1.1 SiO2粉末材料之粒徑分析與SEM觀察………………32
3.2 光硬化樹脂與粉末試樣之混合比例計算方式……………34
3.3 光硬化樹脂添加SiO2粉末之基本成型性實驗……………36
3.3.1 SiO2粉末比例添加量探討與基本方塊成型之可行性評 估實驗...................................................36
3.3.1.1 實驗規劃與參數配置……………………37
3.3.1.2 實驗設備…………………………………37
3.3.1.3 實驗結果分析與討論……………………38
3.3.2 自由液面之面成型硬化深度實驗…………………39
3.3.2.1 自由液面之面成型硬化深度實驗規劃…40
3.3.2.2 成型試片之硬化深度量測數據分析與討論41
3.3.3 自由液面之點成型實驗……………………………46
3.3.3.1 自由液面之點成型實驗規劃…………46
3.3.3.2 自由液面之點成型實驗數據分析與討論48
3.3.4 3D成型之主要加工參數基本自由液面面成型實驗51
3.3.4.1 實驗規劃與設備…………………………52
3.3.4.2 實驗結果分析與討論……………………54
3.4 光硬化樹脂添加SiO2粉末之自由液面成型性實驗結論…56
第四章 光硬化樹脂添加SiO2粉末原型件之機械性質研究………57
4.1光硬化樹脂添加SiO2粉末成型件之粉末粒子分佈顯微結構組織觀察與物性比較………………………………………………………57
4.1.1 實驗規劃……………………………………………58
4.1.2 實驗設備……………………………………………59
4.1.3 實驗結果分析與討論……………………………60
4.2 功能性原型之拉伸實驗…………………………………64
4.2.1 功能性原型之拉伸實驗規劃與設備……………64
4.2.2 功能性原型之拉伸實驗結果分析與討論…………65
4.3 功能性原型之硬度試驗……………………………………67
4.3.1 功能性原型之硬度實驗規劃與設備…………………67
4.3.2 功能性原型之硬度實驗結果分析與討論……………68
4.4 功能性原型之壓縮試驗………………………………………70
4.4.1 功能性原型之壓縮實驗規劃與設備…………………70
4.4.2 功能性原型之壓縮驗結果分析與討論………………71
4.5 功能性原型之磨耗試驗………………………………………74
4.5.1 功能性原型之磨耗實驗規劃與設備…………………74
4.5.2 功能性原型之磨耗實驗結果分析與討論……………75
4.6 光硬化樹脂添加SiO2粉末原型件之機械性質研究結論……78
第五章 光硬化樹脂添加SiO2粉末之3D原型件製作…………………79
5.1 3D成型之實驗規劃與設備…………………………………79
5.2 實驗數據分析與討論………………………………………82
5.2.1 3D原型件之成型體積、成型時間與S/N值………83
5.2.2 製程參數對原型件成型體積與時間影響性分析…84
5.2.3 最適條件下之最佳值預估與驗證實驗……………89
5.3 光硬化樹脂添加SiO2粉末之3D成型研究結論……………93
第六章 結論與未來研究方向………………………………………94
6.1 結論………………………………………………………94
6.2 未來研究方向……………………………………………95
參考文獻………………………………………………………………97
作者簡介………………………………………………………………99

參考文獻
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