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研究生: 吳俊賢
Chun-Hsien Wu
論文名稱: 大面積高速光固化3D列印超音波震盪脫膜成型技術之研究
Research on Ultrasonic Vibration Stripping of Large Area High-speed Photopolymerization 3D Printing Technology
指導教授: 鄭正元
Jeng-Ywan Jeng
口試委員: 鄭正元
Jeng-Ywan Jeng
林鼎晸
Ding-Zheng Lin
葉雲鵬
Yun- Peng YEH
覺元彙
Yuan-Hui Chueh
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: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 138
中文關鍵詞: 光固化3D列印樹脂回流力真空吸附力高速列印
外文關鍵詞: photocuring 3D printing, reflow force, vacuum breaking force, high-speed printing
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  • 本論文為對下照式光固化3D列印系統之大面積高速列印所進行的研究,研究目的為在大面積列印下,找出超音波震盪子安裝位置、頻率及震幅對分離力的影響,並分析超音波震盪下不同面積所產生的分離力,探討超音波降低分離力的最佳化。
    機台以13吋列印面積為設計主軸,控制與面板圖形顯示方面,以電腦搭配Arduino程式做Z軸傳輸及遮罩控制,並將超音波系統與軟體整合。此外並安裝應力應變規來量測超音波震盪所降低的樹脂回流力及真空吸附力。接著使用加速規量測其所產生的波動及場域,以此驗證不同頻率超音波所造成的影響。最後再以線寬曝光實驗測試超音波對物件加工精度的影響。
    本研究最後發現在大面積下,超音波28K Hz對成型平台橫向震動,有最佳的列印速度表現,真空吸附力峰值只有一般列印的77%,樹脂回流力峰值則是一般列印的79.2%。在同樣的槽體下,列印面積越大時,超音波降低的分離力越多。超音波列印對精度的影響,在列印小於76µm的物件會導致變形。


    This thesis is a research on the large-area high-speed printing of the bottom-illuminated 3D printing system. The purpose of the research is to find the installation position, driving frequency and amplitude of the ultrasonic oscillator against the separation force under large-area 3D printing. We analyzed the separation force produced by different size of pattern areas under ultrasonic vibration, and also discussed the optimization of ultrasonic wave to reduce the separation force.
    The machine is focused on the design of a 13-inch printing area system. In terms of control and graphic display panel, a computer is used with Arduino programs for Z-axis signal transmission and mask control, and the ultrasonic system are also integrated within the software. Moreover, the strain gauges are installed to measure the resin reflow force and vacuum adsorption force reduced by the ultrasonic vibration. Then, in order to measure the fluctuation and field generated by the ultrasonic waves of different driving frequencies, an accelerometer is used. Finally, the linewidth exposure experiment is used to test the impact of ultrasonic effect to the workpiece accuracy.
    This study finally found that under a large printing area, 28 kHz ultrasonic wave vibrates the forming platform laterally has the best printing speed performance. The peak value of vacuum adsorption force and resin reflow force is only 77% and 79.2% of normal 3D printing process, respectively. Under the same tank, the larger the printing area, the more ratio of the separation force could be reduced by the ultrasonic-assisted 3D printing system. The impact of ultrasonic-assisted 3D printing on the accuracy is the deformation when printing objects smaller than 76 μm.

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 IV 目錄 V 圖目錄 I 表目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 研究方法 3 1.4 論文架構 4 第二章 文獻回顧 1 2.1 積層製造 1 2.2 光聚合固化 (Vat Photopolymerization)技術 2 2.2.1 上照式及下照式光固化技術 3 2.2.2 固化成型方式 5 2.3 樹脂光聚合固化原理 16 2.3.1 自由基聚合反應[17] 16 2.3.2 影響自由基反應因素 20 2.4 LCD液晶顯示器發展與技術 22 2.4.1 LCD液晶顯示器之種類 23 2.4.2 LCD液晶顯示器的顯像原理 24 2.4.3 面板廣視角技術 27 2.5 分離力 33 2.5.1 物理方式降低分離力技術 33 2.5.2 化學方式降低分離力技術 38 2.5.3 分離力監控 44 2.6 高速3D列印 46 2.7 超音波原理 48 2.7.1 超音波設計原理 48 2.7.2 超音波振幅放大器 49 第三章 系統架設製作及實驗設備介紹 51 3.1 機台架構 51 3.1.1 Z軸傳動機構 52 3.1.2 成型平台 53 3.1.3 背光模組 55 3.1.4 LCD面板 55 3.1.5 超音波震盪子 57 3.2 控制模組介紹 59 3.2.1 Arduino uno 59 3.2.2 驅動器 61 3.2.3 系統之加工流程 62 3.3 光固化樹脂 65 3.4 高速膜 66 3.5 實驗儀器介紹 67 3.5.1 光功率量測儀器(Optical Power Meters) 67 3.5.2 測微器(Micrometer) 68 3.5.3 加速規 69 3.5.4 S型荷重元 72 3.5.5 光學顯微鏡 74 第四章 實驗方法 75 4.1 光源模組光強度與穿透深度測試 75 4.1.1 光源模組光強度測試 75 4.1.2 穿透深度測試 77 4.2 震動位置實驗方法 78 4.2.1 樹脂回流力實驗方法 80 4.2.2 真空吸附力實驗方法 82 4.3 頻率列印實驗方法 83 4.4 超音波震動加速度實驗方法 84 4.5 列印面積實驗方法 86 4.6 超音波影響精度實驗方法 87 4.7 超音波震盪對於鐵氟龍膜與高速膜之列印實驗方法 88 第五章 實驗結果 89 5.1 震動位置實驗結果 89 5.2 超音波頻率影響分析 93 5.3 超音波震盪加速度量測結果 96 5.4 大面積列印超音波趨勢探討 100 5.5 超音波影響精度分析 106 5.6 超音波震盪對於鐵氟龍膜與高速膜列印之比較 108 5.7 機台高速列印結果 110 第六章 結論與未來展望 112 6.1 結論 112 6.2 未來方向 114 參考文獻 115

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    無法下載圖示 全文公開日期 2025/08/26 (校內網路)
    全文公開日期 2025/08/26 (校外網路)
    全文公開日期 2025/08/26 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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