國科會 高瞻計畫 快速原型加工融入教學 研究員：張國忠.

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1 國科會 高瞻計畫 快速原型加工融入教學 研究員：張國忠

2 傳統加工簡介

3 快速原型加工技術簡介 快速成型技術： 快速成型技術（Rapid Prototyping）乃是使用電腦輔助設計（CAD）或3次元實物量測技術所得的數位資料，藉由快速高自動化的製程，可直接製作出立體成品之加工技術。

4 快速原型之分類

5 液態製程(Liquid  Process) 加工原理乃利用UV雷射光掃瞄在光硬化樹脂上，形成一層硬化層，當一層硬化層凝固後，升降機構下降一微量的距離，使得凝固層浸於液面下，再進行下一層的照射、固化，如此一層層的照射固化而形成三維實體形狀，成形的模型再除去支撐結構等後處理。 SLA ( Stereo Lithography Apparatus )系統 、SOUP系統、SCS系統、COLAMM系統、Soliform系統

6 粉末製程(Power Process) 加工原理以雷射光照射燒結粉末狀塑性材料或金屬粉末，使結合而成型，鋪設粉末係以滾筒左、右滾動力式達成在工作平台上舖上一層、一層均勻的粉末。此類主要有美國DTM公司SLS ( Selective Laser Sintering )、德國EOS公司之Stereos系統等。

7 塑膠擠出制程(Polymer Extrusion Process)
此類系統傳以加熱頭(Heated Head)層熔化線狀之熱塑性材料，並從加熱頭經內噴嘴均勻擠出，逐堆積成型。主要的系統有美國sratasys公司的FDM系統。

8 3-D印刷制程(3-Dimensional Printing)
其工作原理是以類似噴墨式印表機之方式，使用一個多噴嘴的噴頭，來回掃瞄噴出黏結劑在粉末上而使材料黏結在一起，完成一層之後平台下降一層的厚度，再鋪粉及建構下一層，如此重複直到工件加工完成。其可以使用的素材包括了陶瓷材料、多分子材料、及複合材料，幾乎所有可以以粉末存在的材料都可以使用。 系統主要有MIT所發展的3D printing 系統及Sanders Prototype之3D Plotting等。

9 紙層積製程(Paper Lauination Process)
直接使用薄片材料經由切割與黏合的方式，不改變材料狀態而堆疊製作工件，使用材料可以是紙張、塑料甚至金屬薄片。製程上先將有背膠的薄片材料輸送到工作平台上，以一加熱滾輪壓過材料，使該層材料背膠融化而和下層工件黏結，接著使用xy plotter 帶動方式，將CO2雷射導引並聚焦，以達切割輪廓的目的，在工件周圍的部分是建構的支撐，需做網狀的切割，一層接一層直到工件完全被加工完成後，工件周圍因網狀切割而成塊狀，可以較輕易的被剝除而得到所需之工件。主要系統有美國Helisys公司的LOM系統

10 面曝光制程(Solid Ground Curing)
以色列的Cubita(公司開發的此種系統稱為SGC系統，系以紫外線照射每一層斷面形狀而產生光罩，再以紫外線透過光罩之透明區域，使其下之樹脂固化，未固化(陰暗區域)之樹脂需去除後補上一層蠟，經機械加工整平後，再重複上述步驟，遂層堆積成型，其成型原理如圖所示。

11 複合式RP技術 (Objet Quada ) 複合式成型加工法同時使用了光照射成型及噴嘴成型的技術，目前只有以色列的OBJET系統是採用此一方式成型。 Objet Quada 技術是建立在噴墨印表機的技術上，噴頭裝置於墨水匣上，此噴頭使用1536個噴嘴噴塗由Object公司所研發的特殊光聚合樹脂，樹脂裝在墨水匣上並藉由控制噴嘴噴塗出每層之2D輪廓剖面，噴塗完成成後機器內部有兩個UV光源照射樹脂硬化，成型平台在下降一層厚距離，噴嘴再進行噴塗下一層，如此直到工件建構完成。

12 順向工程

13 逆向工程

14 順、逆向製程比較

15 基本流程 規格訂定 設 計 製 造 檢 驗 樣品 3D 輪廓量測 資料處理 CAD 曲面建構 外形修飾 CAM產生NC檔 逐層產生STL檔
設 計 製 造 檢 驗 樣品 3D 輪廓量測 資料處理 CAD 曲面建構 外形修飾 CAM產生NC檔 逐層產生STL檔 模具加工 RP 快速成型 模具成型 量產複製

16 量測流程-準備工作

17 量測流程-ATOS與原理

18 量測流程-3

19 RP實際流程

20 RP實際案例