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研究生:黃偉鈞
論文名稱:應用田口方法於FDM快速原型機製程參數改善之研究
論文名稱(外文):A Study on the Process Parameters Improvement of FDM Rapid Prototyping Machine Using Taguchi Method
指導教授:廖信德廖信德引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:精密機電工程研究所
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:快速原型田口法製程參數熔融擠製成型
外文關鍵詞:Rapid PrototypingTaguchi MethodProcess ParametersFDM
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由於機、光、電技術進步與CAD的成熟,加上對快速及低價位開發產品的需求,過去十多年來,快速原型技術的發展相當蓬勃,因而大大縮短了產品開發的時間,其主要被應用於造型確認、組裝測試、干涉檢討及功能測試等。而熔融擠製成型是快速原型中最被廣泛應用的其中一種。
本研究之目的在於探討影響成型品質的各製程參數,如support style,part surface,part interior style,layer resolution,成形擺放位置,成型方向等,並與系統的預設值做比較。藉由田口方法之L16 (41×25)直交表所配置的參數來規劃實驗,最後並進行驗證實驗,實驗顯示最佳參數對原型在精度上有明顯的提升,且能縮短製作時間。

Due to the progress in Opto-Mechatronics technology, the maturity of CAD, and the demand for faster and less expensive product development, the flourishing development of rapid prototyping has reduced the time of developing a new product in past ten years. Rapid prototyping technology is widely used in new product development process such as form confirming, assembly testing, interference checking, and function testing. Fused Deposition Modeling (FDM) is one of the rapid prototype techniques and widely used for design verification.
The objective of this research is to investigate the effect of various process parameters such as support style, part surface, part interior style, layer resolution, forming location, and forming orientation upon the accuracy of rapid prototype. The comparison of original default parameters and found optimal parameters has also investigated. The plan of experiments was set through the Taguchi method. Experiments of verification were also implemented. The results indicated the found optimal parameters improved the accuracy and shorten the building time.

摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻探討 2
1.4 研究方法 5
1.4.1 CAD 建模與RP 製作 5
1.4.2 田口實驗計畫法 5
1.5 論文架構 8
第二章 快速原型機與田口式品質工程 9
2.1 快速成型的工作原理 9
2.2 快速成型之製程 9
2.3 快速原型系統分類 12
2.3.1使用液態材料的快速原型機 12
2.3.2使用固態材料的快速原型機 15
2.3.3使用粉末材料的快速原型機 17
2.4 快速原型機 Dimension SST 簡介 20
2.4.1 Dimension SST 介紹 20
2.5.1 田口法介紹 22
2.5.2 實驗因子的定義 24
2.6 直交表 25
2.6.1 直交表的定義 25
2.7 信號雜訊比的選擇 26
2.8 變異數分析 28
第三章 FDM 製程參數實驗 29
3.1 製程參數實驗 30
3.1.1 Layer resolution 的影響 31
3.1.2 Part surface 的影響 34
3.1.3 Part interior style 的影響 37
3.1.4 Support style 的影響 39
3.1.5 成型位置的影響 42
3.1.6 成型方向的影響 45
第四章 田口實驗規劃與結果 49
4.1 實驗目標 49
4.2 實驗流程 50
4.3 實驗設備 52
4.4 選擇因子與水準 52
4.5 選擇直交表 54
4.6 尺寸量測 55
4.7 數據分析 56
4.8 確認實驗 60
4.9 結果討論 63
第五章 結論與未來展望 64
5.1 結論 64
5.2 未來展望 65
參考文獻 66
作者簡介 69

[1] C.K.Chua,Rapid Prototyping Principle & Applications in Manufacturing, Nanyang Technology University, John Wiley & Sons Inc(1997).
[2] G.Barequet,Y.Kaplan,“A Data Front-End for Layered Manufacturing”, Symposium on Computational Geometry, 1997, p231-239.
[3] P. M. Dickens, “Rapid Prototyping - The Ultimate in Automation? ” , Assembly Automation Vol. 14, No. 2, 1994, p.10-13.
[4] Greul M., Pintat T., Greulich M., 1995, “Rapid prototyping of functional metallic parts”, Computers in Industry, Volume 28, Issue 1, December, pp.23-28.
[5] F.Xu,Y.C. Wong, H.T. Loh,「Toward Generic Models for Comparative Evaluation and Process Selection in Rapid Prototyping and Manufacturing」,Journal of Mfg. System Vol. 19/No.5, 2000。
[6] C.W. Ziemian, P.M. Crawn III,「Computer Aided Decision Support for Fused Deposition Modeling」, Rapid Prototyping Journal,Vol. 7, No. 3,2001,pp138~147.
[7] Zhou, J.G., Herscovici, D., Chen, C.C., 2000, “Parametric process optimization to improve the accuracy of rapid prototyped stereolithography parts”, Journal of Machine Tools & Manufacture,Vol. 40, pp. 363-379.
[8] 李慶專,應用田口實驗法於快速原型系統參數之研究,國立台灣科技大學
高分子工程系,碩士論文,2006 年。
[9] 黃仲儀,粉末型快速成型機之成型性質探討,大葉大學機械工程系,碩士論文,2004 年。
[10] 詹依蒨,粉末基RP製品的形狀精度之CMM量測,大葉大學機電自動化研究所,碩士論文,2005年。
[11] 曾昱晨,粉末式3D Printing 快速原型機系統參數最佳化設計,國立高雄第一科技大學機械與自動化研究所碩士論文,1999 年。
[12] 葉至哲,田口方法於FDM 快速原型機台成品精度改善之研究,東海大學工業設計學系碩士班碩士論文,2007 年。
[13] 陳倉生,應用田口方法於快速原型系統之研究,明新科技大學精密機電工程研究所,碩士論文,2007年。
[14] 鄭正元、郭啟全,快速成型原理與應用,高立圖書有限公司,2004 年。
[15] Phillip J.Ross.,Taguchi Techniques for Quality Engineering, Mcgraw-Hill, Inc. New York. 1996。
[16] 蘇朝墩,品質工程,中華民國品質學會,2002 年。
[17] 陳耀茂,田口實驗計劃法,滄海書局,民86 年。
[18] P. M. Dickens, Rapid Prototyping - The Ultimate in Automation? , Assembly Automation Vol. 14, No. 2, 1994, p.10-13。
[19] C. X. F. Lam, X. M. Mo, S. H. Teoh, D. W. Hutmacher,Scaffold development using 3D printing with a starch-based polymer, Materials Science and Engineering, 2002, p.49-56。
[20] Kai, C.C. and Fai L.K.原著,黃台生譯,快速成型,臺北,六合出版社(1999)。
[21] 郭啟全,快速原型與快速模具技術發展,台灣工業技術學院機研所,碩士論文,1997。
[22] 蔡承陳,快速原型系統支撐方法之研究,台灣科技大學纖維及高分子工程系研究所碩士論文,2003。
[23] 邱雲堯,快速原型之層狀成型法(LOM)研究,國立台灣大學機械工程學研究所,碩士論文,2000年。
[24] 李輝煌,田口方法(品質設計的原理與實務),高立圖書有限公司,民89 年。
[25] 范光照,章明,姚宏宗,許志欽,逆向工程技術及應用,初版,高立圖書有限公司,台北市,1999年。
[26] 林英傑,多品質目標考量下之光造形製程參數最佳化研究,逢甲大學工業工程研究所,碩士論文,2001年。
[27] 潘天佑,3D 噴印快速原型系統之研製,國立台灣大學機械工程學研究所,碩士論文,2004年。
[28] 賴後權,基因演算法於快速成型中網格最佳化與線上影像監視之研究,大葉大學自動化工程學系碩士論文,2003年。
[29] 智泰科技股份有限公司網站,http://www.3dfamily.com.tw/tw/。

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