压电喷头之立体成型机设计研发.PDFVIP

產學合作成果專刊 27. 壓電噴頭之立體成型機設計研發 鄭俊益副技術師、賴維祥教授 國立成功大學 機械科技研究發展中心 航空太空工程學系 摘要 方式的快速成型系統 ，是由M IT所發展的一種無模成型 製造技術 ，就好像是一台 『立體印表機』 ，其機器系統 隨著快速成型技術的日趨成熟 ，工業零組件與成品 示意圖如圖1所示[3] ，將一個複雜的三維物體經過切層 的外型設計上更趨向於複雜與形狀流線造型 ，除須具備 軟體產生出一系列物件不同高度的切層輪廓 ，配合快速 美觀性外 ，更為了適應更多特殊功能與滿足市場多元之 成型機器Z方向的鋪設成型材料層厚 ，再進行噴印膠黏 需求 ，近年來 ，快速成型技術朝向方法與設備上適應多 劑於成型材料上 ，其工作製程如圖2所示[4] ，經固化後 元的功能性測試需求的精進發展 。而多種快速原型技術 形成二維層片的加工 ，是一種降維的製造方式 ，大大降 中 ，使用噴印與擠製方法之快速原型機 ，具備價位低廉 低了加工難度 ，使得成型過程的製造難度與成型實體形 與應用功能性之優勢 ，逐漸獲得市場青睞。鑑於本研究 狀的複雜度無關。 團隊致力於熱氣泡式噴印快速成型技術的發展已成功地 開發完成單色與彩色的快速成型機[ 1] ，且起源於噴墨 印表機噴印技術的微液滴噴射技術 ，隨著微機電製程之 進步 ，供需式噴墨技術主流之一的壓電式噴墨頭之用途 更加廣泛 ，除了應用於傳統噴墨列印 ，而漸漸成為可以 應用在電路基板配線 、彩色濾光片 、微泵浦燃油噴射 、 3D-RP快速成型 、以及生醫工程等方面 ，而受到極大的 注目[2] ，為了契合真實產業界的多元應用 ，故壓電噴頭 之立體成型機設計因應而生 。 本研究提出壓電噴頭立體成型機之硬體 、韌體以及 圖1 3D Printer的示意圖[3] 軟體的整合方式 ，以壓電噴頭為發展引擎 ，自行開發二 維壓電噴頭列印模組與平台 ，結合程序控制的機構以及 噴印成型材料 ，發展成壓電噴頭立體成型機 。當接收來 自P C端的列印資料 ，依照預設的層厚設定 ，層層堆疊 製作物件 ，並與市面上所販售之Z-C o r p.機器做功能性 比較。本研究團隊目前已成功地開發完成第四代壓電噴 頭之 RP 機器 ，並已經過多次實體成型驗證 。最大建構 區域150x 150x 100 mm ，噴頭解析度200x200 d pi 。在功 圖2 3D Printing的工作原理[4] 能應用上 ，使用壓電噴頭之立體成型機已遠遠超越美國 Z-Corp. 公司之熱氣泡噴頭3D Printer之優點 。 目前在快速成型機的領域中 ，與本研究使用噴印 方式於粉床上而固化成型的成型機中 ，以美國Z- Co rp. 關鍵字: 壓電噴頭 、壓電噴頭立體印刷術 、快速原型 、 公司所生產的快速成型機與本研究相關 ，基於對國外 噴墨印表機 。 Z-Corp.公司的快速成型機之使用經驗及過去在機械製造 領域之多年經驗判斷 ，三維印刷式之快速成型機有眾多 問題[1][5] ，而有關其機器之能力限制如下說明 ： 一、前言 1. Z-Co rp. 的快速成型機器中 ，採用使用汽泡式噴頭噴