臺灣博碩士論文加值系統

本文研究目的主要研究以漿料法快速原型技術來製作高緻密度不鏽鋼工件之可行性。因金屬漿料易沉澱，鋪層需要由防止漿料沉澱之鋪料機構來進行生胚的製作，故先從機構部分著手，再進行製程的研究。
以現有系統為基礎，加強其鋪層穩定性，並同時實現全自動化的功能。機構改善包含主要零件的替換及改良、系統簡化、自動化裝置的安裝，最後再經由實驗來找出最佳之鋪層參數。過去因粗粉緻密度不佳，研究中加入兩種更細的粉末來進行漿料調配、工件實作及緻密度量測。首先進行鋪層可行性實驗，其次以漿料法製程進行工件製作，最後對細粉與粗粉所製作的工件做緻密度比較。
研究結果顯示，經過改善之鋪料系統已解決過去產生之問題，並可實現全自動化的運作。漿料法可製作出簡單2.5D工件。工件緻密度量測結果，細粉所製作的工件較粗粉所製作者擁有更佳的緻密度。

The aim of this paper is to study the feasibility of fabricating stainless components with high density by the slurry-based additive manufacturing technique. The metal slurry is easy sedimentation, so layer paving should accomplished by a paving mechanism with a capability of anti-sedimentation to build the green components. The initial study is the mechanism improvement, and then the process study follows.
Based on the existing the system, current study is to enhance the stability of the paving and realize the automation. The improvement of mechanism includes the replacing the main parts, simplifying the system, and installing the automation devices. At last, the optimal paving parmeters can be found through the experiments. In the previous studies, the density of the component built with coarse powder was poor. Current study included fabrication of components with slurry which were added two kinds of fine powder, and observation of component density.
The study reveals the improved paing system sloved the sedmimentation problem and realized the system automation. The slurry method can build the 2.5D components with sample geometry. The component built with fine powder possesses a higher density than that of the componet made of coarse powder.

摘　要 i
ABSTRACT ii
誌　謝 iv
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 2
1.3 研究方法 2
1.4 論文架構 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 快速原型技術簡介 4
2.1.1 Stereo Lithography Apparatus（SLA） 5
2.1.2 Selecting Laser Sintering（SLS） 6
2.1.3 Direct Metal Laser Sintering（DMLS） 7
2.1.4 Laminated Object Manufacturing（LOM） 8
2.1.5 Fused Deposition Modeling（FDM） 9
2.1.6 Three Dimensional Printing（3DP） 10
2.2 陶瓷雷射快速原型技術&機台系統 11
2.2.1 α-TEST快速原型機鋪層系統 12
2.2.2 Z軸升降系統 12
2.2.3 供料機構 13
2.2.4 下料分配器刮刀 13
2.2.5 雷射掃描系統 14
2.3 防止漿料沉澱鋪料機構&循環備料系統 15
2.4 粉粒體粒徑量測分析 17
2.4.1 粒徑分析原理 17
2.4.2 粒徑之定義 18
2.5 粉粒體的分散處理 19
2.5.1 粉體分散穩定性 20
2.5.2 顆粒間團聚的因素 21
2.5.3 粉體於液體介質之分散 23
2.5.4 粉體之物理性分散處理 24
2.6 燒結理論 26
第三章 快速原型機構改善 28
3.1 原始循環鋪層系統 28
3.1.1 下料機構問題 28
3.1.2 循環備料系統簡化 30
3.1.3 實現自動化鋪層 30
3.2 下料機構問題改善 30
3.2.1 下料機構改善設計 30
3.2.2 下料機構改善實作結果 32
3.3 循環備料系統簡化結果 33
3.4 全自動化鋪層配套裝置 34
3.5 鋪層參數 36
3.6 全自動循環鋪層 39
3.6.1 鋪層參數制定 39
3.6.2 下料口移動路徑 40
3.6.3 全自動循環鋪層測試與結果 41
第四章 不鏽鋼製程研究 44
4.1 漿料成分 44
4.1.1 不鏽鋼粉末 44
4.1.2 黏結劑 47
4.1.3 分散劑 49
4.1.4 消泡劑 50
4.2 漿料調配 51
4.2.1 分散劑含量 52
4.2.2 去離子水含量 53
4.2.3 黏結劑比例 54
4.3 備製漿料 55
4.4 鋪層可行性實驗與結果 56
4.5 工件製作 58
4.5.1 雷射裝置 58
4.5.2 雷射調整&功率量測 59
4.5.3 雷射線深與線寬 62
4.5.4 工件製作流程 63
4.5.5 工件製作結果 64
4.6 材料之性質 65
4.6.1 緻密度 65
4.6.2 材料粒徑 68
4.6.3 生胚緻密度量測結果 71
第五章 結論與未來展望 72
5.1 結論 72
5.2 未來展望 73
參考文獻 75

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