《D打印技术应用》PPT课件.ppt

快速成型技術 -3D印刷製程,組員：宋明峰 黃介宏 詹勳旻 沈恩瑋 陳竑志,RP (Rapid Prototyping),是一種可以在數小時內從所建 構的模型直接製作出正確尺寸雛形的 新製造技術。快速原型系統可製作出任意 複雜形狀或是細微機構的雛形，完全擺脫 切削加工的限制，克服手工模型易失真的 缺失，並能節省昂貴的模具製作費用。,下表來比較CNC加工機與RP成型機適用性,RP (Rapid Prototyping),RP所賦予的主要效益包括： 1.縮短加工階段所需時間。 2.將概念實體化，以減少設計時的可能錯誤修正。 3.將設計實體化，以減少組合時的尺寸錯誤修正。 4.製作樣品，測試機構運動干涉、功能強度測試。 5.樣品確認尺寸，減少尺寸錯誤而需修改模具費用。 6.成品快速實體化，直接生產少量多樣成品。,立體列印技術(3D Printing)是快速原型技術的一種，ZCorporation公司於1993年乃針對立體列印技術有別於他RP系統的多項優勢進行研發工作。 並於1996年推出Z Printer系統。它是一種簡單的快速成型技術，主要的成型概念與一般的RP系統均相同，均是將3D模型進行分層切割（SLICING）後再做分層處理 來堆疊出3D成品，而Z Corporation在進行分層處理的過程中，乃利用印表機列印的原理對分層切割後模型材料進行分層列印。,新一代快速原型系統 ZCorporation,立體列印技術(3D Printing) -工作原理1,置放粉末 首先將左側的粉末供應活塞降至最底層，右側的 堆疊活塞則提升至最上層，並將粉末狀的模型原 料至放於供應容器中。,立體列印技術(3D Printing) -工作原理2,塗敷粉末 當粉末供應活塞上升之後堆疊活塞會同時下降，並利用上層的滾輪將粉末供應盒中的原料往右帶至成型空間中。,立體列印技術(3D Printing) -工作原理3,收集粉末 當滾輪將左右容器的高度舖平之後多餘的粉末 會掉落至收集容器內，而這些粉末原料在工作 結束之後，都可以回收再使用。,噴塗黏著劑 再回程中，上層的噴頭會再在模型的分層斷面 範圍內對粉末進行黏著劑的噴敷，並藉此黏著劑將粉末結合。,立體列印技術(3D Printing) -工作原理4,重複步驟，直到模型堆疊完成 當粉末供應活塞再度上升之後堆疊活塞會同時 下降，每一階段都重複進行去程的塗敷粉末以 及回程的噴敷黏 著劑動作，藉此 達到模型的堆疊 成型。,立體列印技術(3D Printing) -工作原理5,請觀看01影片,Z Printer的機構概述,下圖代表Z Printer系統的設 備機構概念，伺服馬達控制上 部的粉末塗敷滾輪及粘著劑噴 頭進行XY方向的移動，而在Z方 向則控制了供料活塞及堆疊活 塞的上升及下降動作，當左側 的粉末供應活塞上升後，右側 的堆疊活塞會同時下降，利用 滾輪將粉末供應盒中的原料往 右帶至成型空間中，並再往左 的回程中以噴頭在模型分層斷 面 範圍內對粉末進行粘著劑的 噴敷。,模型製作流程,請觀看02影片，內容從建模到使用3DP來製成模型到完成,Z Corp系統與其他RP系統均相同，在製作RP模型之前必 須都要有三維資料圖檔，而這些三維資料圖檔的來源必須 仰賴3D軟體建構或者藉由逆向工程設備的掃瞄來生成，但 對於大部分的RP的使用者來說，他的需求在於希望夠快速 的得到一個概念性的實體模型，而這個概念大部份仍存在 於設計者的頭腦當中，因此對於一個還沒有產生實體模型 的概念，利用逆向工程的方式建模可能比較不適當，因此 若以RP需求作為考量，大部分的RP使用者還是會選擇利用 3D軟體進行建模，目前3D軟體廠商眾多，功能性也都很 強，而現在開發出來的3D軟體都以Windows介面為基礎， 加上以Solid Model為核心架構，因此操作十分簡單，也幾 乎都支援RP格式（STL）。,模型製作流程 1. 3D CAD建模,在 得到3D模型之後，接下來我們必須將之轉換為RP設備所能夠接受的檔案格式，STL是一般RP 系統所共同使用的檔案格式，STL格式的轉換原理，是將CAD Model用無數的三角形來模擬趨近CAD Model，這有點類似CAE軟體在運算之前要對模型做的網格劃分，除了STL 之外，Z Corp系統也支援ZBD、BLD、PLY、ZCP、SFX、ZEC、VRML等格式，而VRML格式可對模型外觀定義色彩，因此Z Corp系統可藉由VRML檔案進行彩色模型的列印，值得一提的是，目前市面上所有的RP系統當中，也只有Z Corp系統可製作全彩的模型。,模型製作流程 2. 檔案轉換,在 列印模型之前，我們會使用Z Corp系統所提供的Z Printer6.2進行模型的排列和傳輸，排列模型的主要目的除了防止模型超出列印範圍之外，並可在模型不互相干涉的情況下，將模型排列至最高密度進行列印，以避免分次列印而浪費時間，除此之外，Z Printer6.2也可對模型進行旋轉，縮放，以及模型表面的文字貼附。在輸出列印之前還可預估列印時間以及比對模型和現有原料高度，以確認機器中的原 料是否足夠，當所有設定動作完成後即可進行列印傳輸。,模型製作流程 3.排列模型,在 模型輸出列印指令之後之後，Z Printer6.2中的模型資料便傳輸到Z Printer設備進行列印動作，而Z Printer6.2與Z Printer之間的連線方式可使用TCP/IP和Serial Port進行列印的傳輸，尤其是透過TCP/IP的網路連線方式，更可達到遠端遙控列印的效果。,模型製作流程 3.排列模型,在此是可順道一提的是，Z Corp系統是唯一不需進行模型支撐(Support)的系統，因為在列印完成後模型完全被包覆在粉末原料當中，這些粉末成為最好的支撐材料，因此我們只 需清除這些粉末即可取出模型，因此完全可以免去清除支撐材料的困擾，清除過程中你可使用刷子、吸塵器、噴槍等工具將模型外的粉末清除，而這些清除下來的粉 末材料都可以加以回收後再利用。,模型製作流程 5.去除粉末,在 此是可順道一提的是，Z Corp系統是唯一不需進行模型支撐(Support)的系統，因為在列印完成後模型完全被包覆在粉末原料當中，這些粉末成為最好的支撐材料，因此我們只需清除這些粉末即可取出模型，因此完全可以免去清除支撐材料的困擾，清除過程中你可使用刷子、吸塵器、噴槍等工具將模型外的粉末清除，而這些清除下來的粉 末材料都可以加以回收後再利用。,模型製作流程 5.去除粉末,模型製作流程 6.硬化處理,為 了強化模型的強度與韌性，或者想要的讓模型具有如同橡膠般的彈性特型，Z Corp除了提供各種粉末原料之外，另外需搭配不同的硬化劑，讓模型得到不同的材質效果，模型在清除粉末之後即可加入硬化劑，而硬化劑的使用分為滲透、塗刷、噴灑、浸泡等各種方式，使用者可依模型外觀決定適合的方式。,Z Printer的應用優勢,1.無可匹敵的印刷速度 2.多樣化的材料特性 3.無須支撐用耗材可節省粉末 4.強悍的系統軟體Z Printer6.2 5.便利與簡易的操作與維修 6.網路相容,Z Printer的應用範圍,結論,Z Corporation 公司所生產的3D實體印刷(3D Printer)快速原型(Rapid Prototyping)設備系統，可以提供任何一個設計團隊進行更為廣泛的建模需求。,請觀看03影片，以電腦3D來模擬3DP之過程作。,感想,3D模型實物的製作上，從汽車研發、航空製造、消費性電子 產