高速UV LCD光固化3D列印系統開發之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	巫昆達 Kun-Ta Wu
論文名稱：	高速UV LCD光固化3D列印系統開發之研究 Research on High-speed UV LCD Vat Photopolymerization 3D Printing System Development
指導教授：	鄭正元 Jeng-Ywan Jeng
口試委員:	鄭正元 Jeng-Ywan Jeng 江卓培 Cho-Pei Jiang 林宗翰 Tzung-Han Lin 陳建樺 Chien-hua Chen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 機械工程系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2019
畢業學年度：	107
語文別：	中文
論文頁數：	105
中文關鍵詞：	UV LED 、LCD光固化系統、光源膜組
外文關鍵詞：	UV LED, LCD light source system, light source module
相關次數：	點閱：243 下載：0
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本論文針對實驗室所開發之下照式手機3D 列印系統為基礎，首次以UV光源開發研究LCD型之光固化系統，並以實驗分析光源因素對於列印之影響情形。
由於為首次採用此UV LED之光源膜組，因此為測量此膜組供電之情形，因此另外以電源供應器來供應光源膜組所需之電壓電流並以POWERMETER儀器來量測供應瓦數所對於的光能量強度。另外再以圖形的曝光實驗，來測試光均勻度、成形性及精度的情形。設計散熱系統，降低此高能量光源模組的溫度，以提高此模組的使用壽命，也防止過高的熱能會影響樹脂固化列印之速度。在機台控制與LCD 面板圖形顯示方面，以樹莓派搭配Python 程式來做傳輸控制，才可做整體的列印測試。
實驗最後也將此405nm波長UV LED光源模組與目前大多數消費者所使用的商用機台 Phrozen及Arkuretta作比較，此三者雖同為 LCD 型式之機台，但採用不同的光源模組，而曝光光源的差異會影響列印的結果，如尺寸精準度、物件邊緣銳利度等之影響。

Based on the 3D printing system developed by the laboratory, this thesis develops the LCD-type photo-curing system with UV light source for the first time, and analyzes the influence of the light source factor on the printing.
Since it is the first time to use this UV LED light source film group, in order to measure the power supply of the film group, the power supply is used to supply the voltage and current required by the light source film group and the POWERMETER instrument is used to measure the supply wattage. The intensity of light energy. In addition, the pattern exposure experiment was used to test the uniformity of light, formability and precision. Design a heat dissipation system to reduce the temperature of the high-energy light source module to increase the service life of the module and prevent excessive heat energy from affecting the speed at which the resin is cured. In the machine control and LCD panel graphic display, the Raspberry Pi with Python program for transmission control, in order to do the overall print test.
At the end of the experiment, the 405nm wavelength UV LED light source module was compared with the commercial machines Phrozen and Arkuretta used by most consumers. Although the three are the LCD type machine, they use different light source modules. The difference in exposure light source can affect the results of printing, such as dimensional accuracy, sharpness of the edge of the object, and so on.

目錄
摘要 .........................................................................I
Abstract ................................................................... II
致謝 ....................................................................... III
圖目錄 ......................................................................VIII
第一章 緒論 ................................................................... 1
1 前言 ..................................................................... 1
2 研究動機與目的 ............................................................. 2
第二章 文獻探討 ................................................................ 4
1 積層製造介紹 .............................................................. 4
2 積層製造技術之種類 ......................................................... 5
2.1 Vat Polymerization ..................................................... 7
3 背光模組的功能及製造方式 ................................................... 13
3.1 導光板之製造方式 ........................................................ 15
4 LCD液晶顯示器發展與技術 ................................................... 19
4.1 LCD液晶顯示器之種類 ..................................................... 20
4.2 液晶顯示器的顯像原理 .................................................... 21
4.3 LCD液晶顯示器3D列印系統 ................................................. 25
4.4 LCD光固化優勢於3D列印市場現況 ............................................ 25
5 光固化樹脂反應機制 ........................................................ 28
6 分離力形成 ............................................................... 32
7 市面上解決∕降低分離力方法 .................................................. 33
7.1 降低∕破除分離力方案 ..................................................... 33
7.2 解決分離力方案 .......................................................... 35
7.3 本實驗室使用解決方法 .................................................... 37
8 相關研究回顧 ............................................................. 38
第三章 系統架設製作及設備簡介 .................................................. 41
1 機台架構基礎 ............................................................. 41
1.1 LCD列印系統設備及工作原理 ............................................... 44
1.3 Z 軸傳動機構 ........................................................... 49
1.4 成型平台 ............................................................... 50
2 軟硬體介紹 ............................................................... 52
2.1 樹梅派 ................................................................. 52
2.2 擴充板 ................................................................. 54
2.3電源供應器 .............................................................. 54
3 光固化樹脂 ............................................................... 55
4 系統之加工流程 ............................................................ 57
第四章 光源模組之光學系統測試 .................................................. 59
1 實驗流程 ................................................................. 60
2 曝光時間測試方法 .......................................................... 60
2.1 供應能量與曝光時間分析 ................................................... 61
3 UV LED光源模組光強度與均勻度之分析 .......................................... 63
3.1 光強度測量 .............................................................. 63
3.2 穿透深度測試(光均勻度) ................................................... 64
3.3 均勻度對面成型性影響 ..................................................... 68
3.4 精度測試 ................................................................ 69
4 光源模組系統與商用機台之差異 ................................................ 70
5 擷取膜之列印分析 .......................................................... 72
第五章 商用機台比較與列印測試 ................................................... 74
1 供應能量與曝光時間之結果 ................................................... 74
2機台之均勻度及精度測試比較 .................................................. 75
2.3 面成型性之比較 .......................................................... 77
2.4 與商用機台列印解析度比較及分析 ............................................ 80
3擷取膜之測試結果分析 ........................................................ 81
4 光源模組之價格分析比較 ..................................................... 83
第六章 結論與未來方向 .......................................................... 85
1 結論 ................................................... ................. 85
2 未來方向 ................................................................. 87
參考文獻 ..................................................................... 88


                                

參考文獻
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[18]http://blog.itist.tw/p/how-to-study-raspberry-pi.html

[19]http://twarm.com/commerce/product_info.php?products_id=4565

[20]https://ackuretta.com/

[21]https://www.phrozen3dp.com/products/phrozen-shuffle

全文公開日期 2024/08/28 (校內網路)
全文公開日期 2024/08/28 (校外網路)
全文公開日期 2024/08/28 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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