1、RP(快速原型製造快速原型製造)之之SLA光硬化樹脂光硬化樹脂組員：卞琦組員：卞琦、李佳蓉李佳蓉、彭裕庚彭裕庚、洪維謙洪維謙、朱汝璋朱汝璋、邱奕霖邱奕霖何謂何謂RP?快速原型制造（快速原型制造（RAPID PROTOTYPING 以下簡稱以下簡稱 RP）技術）技術是九十年代發展起來的一項高新技術。是九十年代發展起來的一項高新技術。RP 技術在不需要任何刀具，模具及工裝卡具的情況下，可技術在不需要任何刀具，模具及工裝卡具的情況下，可將任意復雜形狀的設計方案快速轉換為三維的實體模型或樣件，將任意復雜形狀的設計方案快速轉換為三維的實體模型或樣件，這就是這就是 RP 技術所具有的潛在的革命意義。它為技
2、術人員之間，技術所具有的潛在的革命意義。它為技術人員之間，以及技術人員與企業決策者、產品的用戶等非技術人員之間提以及技術人員與企業決策者、產品的用戶等非技術人員之間提供了一個更加形象、完整、方便的工程交流工具。快速、準確、供了一個更加形象、完整、方便的工程交流工具。快速、準確、以及制造復雜模型的能力是以及制造復雜模型的能力是 RP 技術突出的優點。用技術突出的優點。用 RP 技術技術快速制造出的模型或樣件可直接用於新產品設計快速制造出的模型或樣件可直接用於新產品設計驗證、功能驗證、外觀驗證、工程分析、市場訂貨以及企業的驗證、功能驗證、外觀驗證、工程分析、市場訂貨以及企業的決策等，非常有利於決策
3、等，非常有利於早找錯早修改早優化，從而大大提高了新早找錯早修改早優化，從而大大提高了新產品開發的一次成功率，縮短了開發周期，降低了研發成本。產品開發的一次成功率，縮短了開發周期，降低了研發成本。同時，同時，RP 技術有力地支持了同步工程的實施，可為制造業企技術有力地支持了同步工程的實施，可為制造業企業帶來不可估量的收益。業帶來不可估量的收益。RP技術是在現代技術是在現代 CAD/CAM 技術、雷射技術、計算機數控技術、雷射技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上整合發展技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上整合發展起來的。起來的。RP技術的基本原理是：將計算機內的三維
4、實體模技術的基本原理是：將計算機內的三維實體模型進行分層切片得到各層截面的輪廓，計算機據此訊息控制型進行分層切片得到各層截面的輪廓，計算機據此訊息控制雷射器（或噴嘴）有選擇性地切割一層又一層的片狀材料雷射器（或噴嘴）有選擇性地切割一層又一層的片狀材料（或固化一層層的液態光敏樹脂，燒結一層層的粉末材料，（或固化一層層的液態光敏樹脂，燒結一層層的粉末材料，或噴射一層層的熱熔材料或粘合劑等方法）或噴射一層層的熱熔材料或粘合劑等方法）形成一系列具有形成一系列具有一個微小厚度的片狀實體，再採用粘接、聚合、熔結、銲接一個微小厚度的片狀實體，再採用粘接、聚合、熔結、銲接或化學反應等手段使其逐層堆積成一體制造
5、出所設計的三維或化學反應等手段使其逐層堆積成一體制造出所設計的三維模型或樣件。自美國模型或樣件。自美國 3D SYSTEM公司公司 1988 年推出第一台年推出第一台商品商品 SLA 快速成型機以來，已有近快速成型機以來，已有近 20 種不同的成型系統，種不同的成型系統，其中比較成熟的有其中比較成熟的有 SLS、LOM、SLA 以及以及 FDM 等方法。等方法。RP 技術與快速模具技術結合還可快速實作品模型、模具技術與快速模具技術結合還可快速實作品模型、模具或樣件的小批量生產。這對於新產品試制以及單件或小批量或樣件的小批量生產。這對於新產品試制以及單件或小批量的生產模式優為重要。的生產模式優為
6、重要。RP技術應用之生活科技技術應用之生活科技1.應用於建築工程上之建築模型領域已經與數家知名設計事應用於建築工程上之建築模型領域已經與數家知名設計事務所合作，成功的完成各式高難度的模型，並將設計師的務所合作，成功的完成各式高難度的模型，並將設計師的理念忠實的表達。理念忠實的表達。2.於汽機車之領域於汽機車之領域例：燈座、後照鏡、保險桿、外觀之打樣確認例：燈座、後照鏡、保險桿、外觀之打樣確認3.電子業電子業例：例：Notebook、相機、手機、滑鼠、相機、手機、滑鼠、MP34.應用於醫學方面應用於醫學方面例：齒顎、人體骨骼補修、義肢重建、顏面修復模擬例：齒顎、人體骨骼補修、義肢重建、顏面修復模
7、擬5.於連接器之應用，依照於連接器之應用，依照RP雷射光照型設備，設計雷射光照型設備，設計3D圖檔圖檔製作精密的連接器，提供業者、客戶確認，以降低業者之製作精密的連接器，提供業者、客戶確認，以降低業者之開發風險。開發風險。光敏樹脂選擇性固化是採用立體雕刻（光敏樹脂選擇性固化是採用立體雕刻（Stereolithography）原理的一種工藝，簡稱原理的一種工藝，簡稱SLA，也是最早出現的、技術最成熟，也是最早出現的、技術最成熟和應用最廣泛的快速原型技術。和應用最廣泛的快速原型技術。（光硬化樹脂）（光硬化樹脂）1.由電腦傳輸來的三維實體資料檔案，經機器的軟體分層處由電腦傳輸來的三維實體資料檔案，經
8、機器的軟體分層處 理後，驅動一個掃描鐳射頭，發出紫外雷射光束在液態紫理後，驅動一個掃描鐳射頭，發出紫外雷射光束在液態紫外外 光敏樹脂的表層進行掃描。光敏樹脂的表層進行掃描。2.液態樹脂表層受光束照射的那些點發生聚合反應形成固態，液態樹脂表層受光束照射的那些點發生聚合反應形成固態，從而得到該截面輪廓的塑料薄片。從而得到該截面輪廓的塑料薄片。3.每一層的掃描完成之後，工作臺下降一個凝固層的厚度，每一層的掃描完成之後，工作臺下降一個凝固層的厚度，一層新的液態樹脂又覆蓋在已掃描過的層表面，一把刮刀一層新的液態樹脂又覆蓋在已掃描過的層表面，一把刮刀準確地刮過這一新的樹脂層以保證其厚度的均勻性。準確地刮過
9、這一新的樹脂層以保證其厚度的均勻性。4.如果實體上有懸空的結構，處理軟體可以預先判斷並生成如果實體上有懸空的結構，處理軟體可以預先判斷並生成必要的支撐工藝結構。必要的支撐工藝結構。5.為了防止成型後的實體沾黏在工作臺上，處理軟體還必須為了防止成型後的實體沾黏在工作臺上，處理軟體還必須先在實體底部生成一個網格狀的框架，以減少實體與工作先在實體底部生成一個網格狀的框架，以減少實體與工作臺的接觸面積。臺的接觸面積。構型工作全部完成後，實體應從工作臺上小心取出，用構型工作全部完成後，實體應從工作臺上小心取出，用溶劑洗去未凝固的樹脂，再次用紫外線進行整體照射以溶劑洗去未凝固的樹脂，再次用紫外線進行整體照
10、射以保證所有的樹脂都凝結牢固保證所有的樹脂都凝結牢固 雷射製作完成的模型還要經過手工的拋光打磨，再上漆，雷射製作完成的模型還要經過手工的拋光打磨，再上漆，才能算是完成了原型的製作。才能算是完成了原型的製作。光敏樹脂選擇性固化快速原型技術適合於制作中小形工光敏樹脂選擇性固化快速原型技術適合於制作中小形工件，能直接得到塑料產品。主要用於概念模型的原型制件，能直接得到塑料產品。主要用於概念模型的原型制作，或用來做裝配檢驗和工藝規划。它還能代替腊模制作，或用來做裝配檢驗和工藝規划。它還能代替腊模制作澆鑄模具，以及作為金屬噴涂模、環氧樹脂模和其他作澆鑄模具，以及作為金屬噴涂模、環氧樹脂模和其他軟模的母模
11、，使目前較為成熟的快速原型工藝。軟模的母模，使目前較為成熟的快速原型工藝。SLA快速原型技術的快速原型技術的優點優點是：是：1、系統工作穩定。系統一旦開始工作，構建零件的全過程完系統工作穩定。系統一旦開始工作，構建零件的全過程完全自動運行，無需專人看管，直到整個工藝過程結束。全自動運行，無需專人看管，直到整個工藝過程結束。2、尺寸精度較高，可確保工件的尺寸精度在尺寸精度較高，可確保工件的尺寸精度在0.1mm以內。以內。3、表面質量較好，工件的最上層表面很光滑，側面可能有台表面質量較好，工件的最上層表面很光滑，側面可能有台階不平及不同層面間的曲面不平。階不平及不同層面間的曲面不平。4、系統分辨率
12、較高，因此能構建復雜結構的工件。系統分辨率較高，因此能構建復雜結構的工件。SLA快速原型的快速原型的缺點缺點：1、隨著時間推移，樹脂會吸收空氣中的水分，導致軟薄部隨著時間推移，樹脂會吸收空氣中的水分，導致軟薄部分的彎曲和卷翅。分的彎曲和卷翅。2、氦氦-鎘雷射管的壽命僅鎘雷射管的壽命僅3000小時，價格較昂貴。同時需對小時，價格較昂貴。同時需對整個截面進行掃瞄固化，成型時間較長，因此制作成本相對整個截面進行掃瞄固化，成型時間較長，因此制作成本相對較高。較高。3、可選擇的材料種類有限，必須是光敏樹脂。由這類樹脂可選擇的材料種類有限，必須是光敏樹脂。由這類樹脂制成的工件在大多數情況下都不能進行耐久性
13、和熱性能試驗，制成的工件在大多數情況下都不能進行耐久性和熱性能試驗，且光敏樹脂對環境有汙染，使皮膚過敏。且光敏樹脂對環境有汙染，使皮膚過敏。4、需要設計工件的支撐結構，以便確保在成型過程中制作需要設計工件的支撐結構，以便確保在成型過程中制作的每一個結構部委都能可靠定位。的每一個結構部委都能可靠定位。由於科技趨勢朝向輕、薄、短、小發展，且在講求時效的前題由於科技趨勢朝向輕、薄、短、小發展，且在講求時效的前題之下採用光硬化環氧壓克樹脂光硬化為探討，其應用之下採用光硬化環氧壓克樹脂光硬化為探討，其應用域如彩色光片、擴散膜、抗反射膜域如彩色光片、擴散膜、抗反射膜(Anti-Reflection；AR)
14、與抗眩膜（與抗眩膜（Anti-Glare；AG）等。）等。UV光硬化反應時，影響其硬化為有光硬化反應時，影響其硬化為有UV燈源之強及波長、燈源之強及波長、熱、惰性氣體、膜厚、寡聚物及稀釋單體的性質、光起始劑含熱、惰性氣體、膜厚、寡聚物及稀釋單體的性質、光起始劑含等，光硬化為之研究學者指出壓克系樹脂單體與反應性等，光硬化為之研究學者指出壓克系樹脂單體與反應性稀釋單體與光起始劑所製備光阻液，經紫外光照射之硬化為，稀釋單體與光起始劑所製備光阻液，經紫外光照射之硬化為，受到樹脂單體及光起始劑含增加而增加，另在樹脂反應官能受到樹脂單體及光起始劑含增加而增加，另在樹脂反應官能基目方面，在相同環境及光起始劑
15、含下，經固定強紫外基目方面，在相同環境及光起始劑含下，經固定強紫外光照射之後，樹脂的反應官能基增加有助於光硬化速之提升。光照射之後，樹脂的反應官能基增加有助於光硬化速之提升。製成圖示製成圖示雷射光雷射光製成品製成品SLA系統機器系統機器樹脂材料樹脂材料現有SCR-710，SCR-735，SCR950，SCR-11120四種，對不同設計特性工件需求對應。現在補牙材料都是用現在補牙材料都是用“複合樹脂複合樹脂”，它的顏色就跟牙齒顏色是，它的顏色就跟牙齒顏色是一樣的，不僅美觀，也很耐用。一樣的，不僅美觀，也很耐用。1.首先醫師會先用首先醫師會先用Etching酸蝕劑酸蝕劑塗在牙齒窩洞裡，目的是將塗在
16、牙齒窩洞裡，目的是將牙齒表面做處理，讓牙齒表面變粗糙，等會樹脂才會與牙齒緊牙齒表面做處理，讓牙齒表面變粗糙，等會樹脂才會與牙齒緊密附著。密附著。(針筒包裝針筒包裝)2.等酸蝕作用等酸蝕作用1520秒後，助理會把酸蝕吸掉，醫師再沖水把牙秒後，助理會把酸蝕吸掉，醫師再沖水把牙齒表面沖洗乾淨後吹乾。齒表面沖洗乾淨後吹乾。3.在牙齒表面塗上薄薄一層在牙齒表面塗上薄薄一層Bondind黏著劑黏著劑照鹵素光照鹵素光 510秒秒(藍色光藍色光)。4.拿樹脂填補牙齒窩洞拿樹脂填補牙齒窩洞每次照鹵素光每次照鹵素光 1020秒秒(藍色光藍色光)。(針筒針筒包裝包裝)照鹵素光目的是讓樹脂快速硬化。照鹵素光目的是讓樹脂快速硬化。5.修型、調整咬合修型、調整咬合完成。完成。SLA在醫學上被廣泛使用在醫學上被廣泛使用!P.S 這樣的補牙技術名這樣的補牙技術名稱在牙醫術語中教稱在牙醫術語中教OD。資料來源資料來源1.http:/
