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研究生:洪俊傑
論文名稱:利用3D列印FDM技術製作車用渦輪增壓器殼體之模型及鑄件之研究
論文名稱(外文):Application of 3D Printing FDM Technology to the Making of Pattern and Casting of the Car-use Turbocharger Housing
指導教授:楊榮顯
口試委員:汪俊延林宏茂戴國政
口試日期:2017-06-16
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:機械與電腦輔助工程學系
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:46
中文關鍵詞:3D列印快速模具快速原型鑄造用模具鑄造
外文關鍵詞:3D PrintingRapid MoldsRapid Prototypingcasting Moldcasting
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本研究主要目的是以3D列印FDM技術進行車用渦輪增壓器殼體之鑄造用模具製作,模具製作包含鑄件本體與澆流系統,之後並實際進行造模與澆鑄。在完成車用渦輪增壓器之鑄件成品後,進行3D列印FDM鑄造用模具效能評估,與3D列印FDM鑄造用模具與傳統鑄造用模具之製作成本與製作時間之差異性比較。
實驗結果顯示已成功以3D列印FDM技術之作之鑄造用模具及砂心盒,並經由造模後製作出完整且無缺陷之車用渦輪增壓器殼體之鑄件成品。3D列印FDM技術所製作之鑄造用模具,其模具強度雖不及傳統鑄造用模具,但在呋喃樹脂模之造模使用上已足夠。在製作成本與製作時間上,3D列印FDM鑄造用模具皆遠優於傳統鑄造用模具。
綜合言之,3D列印FDM鑄造用模具在呋喃樹脂模之造模使用上狀況良好,澆鑄後亦可獲的健全的鑄件。因此3D列印FDM鑄造用模具極適合用於中小型開發件或數量少之鑄件,在模具製作時極具競爭力之選項。

The main purpose of this study is to 3D printing FDM technology for Car-use Turbocharger Housing casting mold manufacturing. Mold production includes casting body and pouring system, and then the actual modeling and casting. After the completion of the finished product Car-use Turbocharger Housing casting, the mold evaluation of the 3D printing casting and comparison of the production cost and the production time of the mold for 3D printing casting and the traditional casting mold.
Experimental results have been successfully 3D printing technology for the casting mold and the core box, to produce a complete and no defective vehicle turbocharger housing casting products. The casting mold produced by 3D printing FDM technology ,mold strength is less than the traditional casting mold, but the use of furan resin mold is sufficient. In the production cost and production time, 3D printing FDM casting molds are far superior to the traditional casting mold.
In a nutshell, 3D printing FDM casting mold in the use of furan resin mold on the use of good condition. Complete casting are also available after casting. So 3D printing FDM casting mold is very suitable for small and medium-sized development or a small number of castings, in the mold when the production of one of the most competitive options.

摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究動機 3
第二章 基礎理論 5
2.1 3D列印技術簡介 5
2.2 鑄造用模型分類 6
2.2.1 鑄造用模型依功能分類 6
2.2.2 鑄造用模型依材料分類 7
2.2.3 鑄造用模型依製作鑄模方式分類 7
2.3 鑄造方案設計 8
2.3.1 澆流系統(Gating System)之設計 8
2.3.2 鑄鐵澆流系統之計算 9
第三章 實驗方法與實驗設備 12
3.1 3D列印FDM技術製作車用渦輪增壓器殼體之模型及鑄件之實驗流程與實驗流程圖 12
3.2 實驗材料 14
3.2.1 3D列印所使用的材料 14
3.2.2 造模砂 14
3.2.3 車用渦輪增壓器殼體3D模型 15
3.3 實驗設備 16
3.3.1 快速成型3D列印機 16
3.3.2 JS-CAST鑄造用模流分析軟體 16
3.4 實驗方法 17
3.4.1 方案設計 17
3.4.2 模流分析 18
3.4.3 模具設計 19
3.4.4 模具印製 21
3.4.5 呋喃模造模 21
3.4.6 澆鑄 29
3.4.7 缺陷分析 29
第四章 結果與討論 30
4.1 鑄件檢驗 30
4.1.1 方案一之鑄件及切片結果 30
4.1.2 方案二之鑄件及切片結果 32
4.2 3D列印模具效能評估 34
4.2.1 模具之磨損狀況 34
4.2.2 模具之破損狀況 35
4.2.3 3D列印層狀表模之影響 37
4.3 3D列印鑄造用模具與傳統製程之鑄造用模具之成本比較 39
4.3.1 製作成本 39
4.3.2 製作時間 40
第五章 結論 41
5.1 鑄件檢驗 41
5.2 3D列印模具效能評估 41
5.3 3D列印鑄造用模具與傳統製程之鑄造用模具之成本比較 41
5.4 總結 42
感謝 43
參考文獻 44
附錄 46

1.安超群、邱家祥、劉永隆,快速模具在塑膠射出之應用,工業技術研究院航太中心。
2.張雅琪,3D列印在鑄造砂模之應用潛力分析,金屬中心,2015
3.水野 操 著,林詠淳 譯,3D列印的概念、原理和應用,木馬文化,2014。PP.40~55
4.于敦德,鑄造用模型製作法,三民書局,1986。PP.171~209
5.Howard F.Taylor、Merton C.Flemings,Foundry Engineering,新月圖書股份有限公司,1971。 P.173
6.陳建仁、高森田、姚慶榮、李裕文,技術資料 No.176 鑄造方案,中華民國鑄造學會。PP.74~84
7.日本鋳物工業会,鋳鉄鋳物の鋳造方案の考え方,コロナ社,1971。PP.49~65
8.楊榮顯,工程材料學 第四版,全華圖書,2011。
9.游智凱、楊榮顯,鑄造用CAE應用於以冒口及冷激塊設計來改善球墨鑄鐵件縮孔缺陷之研究,未出版之碩士論文,逢甲大學機械與電腦輔助工程學系機械工程研究所,2016。
10.張豫武、楊榮顯,超薄延性鑄鐵件成型條件及金相組織之研究,未出版之碩士論文,逢甲大學機械與電腦輔助工程學系機械工程研究所,2015。
11.日本鑄造技術講座編集委員會 編,賴耿陽 譯,鑄造技術的基礎,復漢出版社,1988。
12.日本鑄造技術講座編集委員會 編,賴耿陽 譯,鑄物設計,復漢出版社,1977。
13.J. Gerin Sylvia 著,仲銘華 譯,鑄造金屬工藝學,復漢出版社,1980。

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