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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 單秋成(Chow-Shing Shin) | |
| dc.contributor.author | Peng-Ruei Wang | en |
| dc.contributor.author | 王鵬瑞 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-05-19T17:49:35Z | - |
| dc.date.available | 2022-08-25 | |
| dc.date.available | 2021-05-19T17:49:35Z | - |
| dc.date.copyright | 2017-08-25 | |
| dc.date.issued | 2017 | |
| dc.date.submitted | 2017-08-18 | |
| dc.identifier.citation | 參考文獻
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| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/7668 | - |
| dc.description.abstract | 微結構為單元週期性重複的多孔結構，可應用於組織工程的細胞支架方面，尺寸視細胞大小而定。製程方面，相較於其它3D列印技術，由於數位光學處理(Digital Light Processing, DLP)之光固化技術有大面積列印且快速的優點，本論文探討如何以DLP 3D列印製作出結構完整的微結構，並且改善製程缺陷，藉由再定義截面圖檔的灰階數值與更動數控代碼(G code)的方式來精進精細度，以利在維持全光場列印同時具有更小的解析度。先探討機台的最小線寬與間距，再對網格圖檔進行線條交界點的非均勻灰階修正以減少角落額外固化(dark cure)，接著探討全光場的能量均勻化，以實際成化情況配合試錯法，以去除缺陷區的影響，最後針對高度方向的光穿透修改切層厚度。研究結果顯示，灰階修正法可成功在全光場(35mm*26.25mm)列印出結構完整的微結構，細部可精確到最小線寬50μm，最小間隙220μm的網格。 | zh_TW |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-05-19T17:49:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-106-R04522525-1.pdf: 11040174 bytes, checksum: 6b145ea2790c771f0db69b3f255a2186 (MD5) Previous issue date: 2017 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
致謝 I 摘要 II Abstract III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 XIII 第一章 緒論 14 1.1 前言 14 1.2 研究動機 15 1.3 論文架構 16 第二章 文獻回顧 17 2.1 積層製造技術 17 2.1.1 材料擠製成型技術Material Extrusion 17 2.1.2 粉體融化成型技術Powder Bed Fusion 19 2.1.3 光聚合固化技術Vat Polymerization 22 2.2 DLP光固化技術 26 2.2.1 DLP投影機 26 2.2.2 DMD成像原理 27 2.2.3 DLP光固化上照式與下照式比較 28 第三章 原理與分析 31 3.1 能量疊加模擬 32 3.2 網格能量分佈 36 第四章 實驗方法 43 4.1 實驗設備 43 4.2 樹脂配方 46 4.3 列印步驟 46 第五章 結果與討論 51 5.1 機台解析度 51 5.1.1 切層邏輯 51 5.1.2 線寬與間距 58 5.1.3 支架尺寸 63 5.1.4 光場均勻度測試 67 5.1.5 晶格現象 70 5.2 細部灰階修正 72 5.2.1 幾何圖形光疊加 78 5.2.2 角落額外固化(dark cure) 83 5.2.3 邊緣銳利度 93 5.2.4 灰階修正與水平精細度 98 5.2.5 機台極限 103 5.3 全光場灰階修正 109 5.3.1 光場均勻化 110 5.3.2 深度方向光穿透 118 5.4 投影機高解析度模擬 122 5.5 基座設計 129 第六章 結論與未來展望 143 參考文獻 145 附錄 149 圖目錄 圖二 1材料擠製成型技術 18 圖二 2以擠出成型含微架構材料製作實例：(a)逐點擠出加熱熔融熱塑性塑膠[18]；(b)逐線擠出加熱熔融之熱塑性塑膠[19]；(c)為(b)之側視放大圖 19 圖二 3選擇性雷射燒結SLS 20 圖二 4選擇性雷射熔融SLM 21 圖二 5 以粉體融化成型含微架構材料製作實例：(a)選擇性鐳射燒結[20] (b)電子束選擇性熔化[21] 21 圖二 6 SLA光固化技術 22 圖二 7下照式DLP光固化技術 22 圖二 8 SLA與DLP基本單元具有不同形狀[8] 24 圖二 9像素的矩形形狀使得彎曲的邊緣呈現階梯狀[8] 24 圖二 10 光致聚製作之合含微架構材料，製作方式分別為：(a) 鐳射立體光刻逐點成化 [26]；(b) DLP 投影機逐層成化 [27]；(c)利用數位微鏡子晶片(DMD) 反射紫外線逐層成型 [28]。 25 圖二 11 以雙光子吸收機制製作之含微架構材料製作, (a)[29]; (b),(c)[30]; (d)[31], 圖中尺標均為10μm。 25 圖二 9 DLP投影機構造 26 圖二 10 單片式DLP投影系統[33] 27 圖二 10 DMD晶片成相原理 28 圖二 12下照式DLP光固化系統示意圖[35] 29 圖二 11上照式DLP光固化系統示意圖[36] 30 圖三 1捲積濾波示意圖 33 圖三 2高斯分佈示意圖 36 圖三 3像素線寬，3像素間隔網格 37 圖三 4 3p3g網格的模擬結果 38 圖三 5 3p3g網格模擬結果_立體 38 圖三 6 3p3g網格模擬結果_表面 39 圖三 7 3p3g網格實際成化 40 圖三 8線條交界點降低灰階數值以減少光疊加造成的額外成化 41 圖三 9線條交界點能量分佈模擬 42 圖三 10 線條交界點能量分佈模擬_結點灰階 42 圖四 1 DLP投影機 43 圖四 2 手持電子顯微鏡 43 圖四 3 超音波震盪機 44 圖四 4 磁石攪拌機 44 圖四 5 電子顯微鏡SEM 45 圖四 6 一般DLP 3D列印步驟[36] 49 圖四 7 切層軟體將3D模型切層2D圖片 50 圖五 1 切層軟體將3D模型切層2D圖片 52 圖五 2 線寬與間距測試模型一_實際列印情況 53 圖五 3 拍攝實際曝光情形 54 圖五 4 線寬與間距測試模型一_實際投影畫面 55 圖五 5 線寬與間距測試模型二 56 圖五 6 線寬與間距測試模型二_實際投影畫面 56 圖五 7 線寬與間距測試模型三 57 圖五 8 線寬與間距測試模型三_實際投影畫面 58 圖五 9 線寬與間距切層圖檔截圖 59 圖五 10 線寬與間距切層圖檔(灰階200)_實際列印情況 60 圖五 11 線寬與間距切層圖檔(灰階175)_實際列印情況 60 圖五 12 像素線寬與三像素線寬_切層圖檔截圖 61 圖五 13 二像素線寬與三像素線寬_實際列印情況 61 圖五 14 3像素寬 6像素間隙網格_切層圖檔 62 圖五 15 3像素寬 6像素間隙網格_切層圖檔 63 圖五 16 缺陷列印成品一_支架沒有成化 64 圖五 17 缺陷列印成品二_外圍支架缺失 65 圖五 18 修改成十字支架 65 圖五 19 3p15g微結構搭配十字支架 66 圖五 20 十字支架SEM照片 66 圖五 21 光場均勻測試一 68 圖五 22 光場均勻測試二 68 圖五 23 光場均勻測試二_細部放大 69 圖五 24 光場均勻測試三 69 圖五 25 DLP 3D列印之晶格現象 70 圖五 26 DLP 3D列印之晶格現象_尺寸量側 71 圖五 27 DMD晶片 71 圖五 28 微鏡片的SEM照片 72 圖五 29 3像素線寬，6像素間隔網格 75 圖五 30 3p6g網格(未修正)模擬結果_立體 75 圖五 31 3p6g網格(未修正)模擬結果_表面 76 圖五 32 3p6g網格(未修正)模擬_結點與空孔 76 圖五 33線條交界點降低灰階數值以減少光疊加造成的額外成化 77 圖五 34線條交界點能量分佈模擬 77 圖五 35 線條交界點能量分佈模擬_結點灰階 78 圖五 36 (a)3p6g網格(未修正)模擬_表面(b)3p6g網格(未修正)模擬_結點與空孔 80 圖五 37 3p6g網格(灰階255)實際成化 81 圖五 38 3像素6間隙網格(灰階170)_ 結點與空孔 81 圖五 39 3像素6間隙網格(灰階150)_ 結點與空孔 82 圖五 40 3像素6間隙網格(灰階170) 82 圖五 41 3像素6間隙網格(灰階150) 83 圖五 42 3p6g網格(整體170.結點130) 85 圖五 43 3p6g網格(整體170.結點130)模擬_立體 85 圖五 44 3p6g網格(整體170.結點130)模擬_平面 86 圖五 45 模擬圖比較(a) 3p6g網格(整體170.無結點修改) (b)3p6g網格(整體170.結點130) 87 圖五 46 3p6g網格(整體170.無結點修正) 88 圖五 47 3p6g網格(整體170.結點150) 88 圖五 48 3p6g網格(整體170.結點130) 89 圖五 49 3p6g網格(整體170.轉角110)_網格截面圖檔 89 圖五 50 3p6g網格(整體170.轉角110)模擬_平面 90 圖五 51 3p6g網格(整體170.轉角110)模擬_結點與空孔 90 圖五 52 3p6g網格(整體170. 轉角110)_實際成化 91 圖五 53 3p6g網格(整體170.結點+轉角110)_網格截面圖檔 91 圖五 54 3p6g網格(整體170.結點+轉角110)模擬_立體 92 圖五 55 3p6g網格(整體170.結點+轉角110)模擬_結點與空孔 92 圖五 56 3p6g網格(整體170.結點+轉角110)_實際成化 93 圖五 57 3像素6間隙網格邊緣銳利度降低_示意圖 94 圖五 58 3p6g網格(銳利度-200%)模擬_結點與空孔 95 圖五 59 3p6g網格(銳利度-400%)模擬_結點與空孔 95 圖五 60 3p6g網格(銳利度-100%)_實際成化 96 圖五 61 3p6g網格(銳利度-200%)_實際成化 96 圖五 62 3p6g網格(銳利度-300%)_實際成化 97 圖五 63 3p6g網格(銳利度-400%)_實際成化 97 圖五 60 3p6g網格(整體170.結點130.銳利度-300%.轉角130) _網格圖檔 99 圖五 61 3p6g網格(整體170.結點130.銳利度-300%.轉角130) 99 圖五 62 3p6g網格(整體170.結點130.銳利度-300%.轉角110) 100 圖五 63 3p6g網格(整體170.結點130.銳利度-300%.轉角100) 100 圖五 64 3p6g網格(整體170.結點130.銳利度-300%.轉角80)_網格圖檔 101 圖五 65 3p6g網格(整體170.結點130.銳利度-300%.轉角80)模擬_結點與空孔 102 圖五 66 3p6g網格(整體170.結點130.銳利度-300%.轉角80)_實際成化 102 圖五 71 3像素3間隙(灰階175)_實際成化情況 104 圖五 72 3像素3間隙(灰階100)_實際成化情況 104 圖五 73 3p3g網格灰階修正模型一 105 圖五 74 3p3g網格灰階修正模型一_實際成化 105 圖五 75 3p3g網格灰階修正模型二 106 圖五 76 3p3g網格灰階修正模型二_實際成化 106 圖五 77 3p3g網格灰階修正模型三 107 圖五 78 3p3g網格灰階修正模型三_實際成化 107 圖五 79 3p3g網格灰階修正模型四_網格圖檔 108 圖五 80 3p3g網格灰階修正模型四_實際成化 108 圖五 81 3p3g網格角落額外固化灰階修正 109 圖五 82 3p15g全光場列印(700ms) 112 圖五 83 3p15g全光場列印(500ms) 112 圖五 84 缺陷區實際成化情況 113 圖五 85 全光場缺陷區修正試錯 113 圖五 86 全光場缺陷區修正試錯_實際成化 114 圖五 87 確認缺陷區範圍 114 圖五 88 確認缺陷區範圍_實際成化 115 圖五 89 確認缺陷區範圍_交界分離 115 圖五 90 全光場缺陷區修正試錯過程 116 圖五 91 全光場缺陷區修正試錯過程_實際成化 116 圖五 92 全光場缺陷區修正試錯最終結果 117 圖五 93 全光場缺陷區修正試錯最終結果_實際成化情況 117 圖五 94 全光場缺陷區修正試錯最終結果_網格外圍(5區)SEM照片 118 圖五 95 全光場缺陷區修正試錯_中央區域過度成化 119 圖五 96 全光場缺陷區修正試錯_中央區域過度成化(斜角拍攝) 120 圖五 97 全光場缺陷區修正試錯_更動曝光次數 120 圖五 98 全光場缺陷區修正試錯_更動曝光次數(斜角拍攝) 121 圖五 99光纖測試側面通透度_全光場 121 圖五 100 光纖測試側面通透度_局部放大 122 圖五 101 3p15g高解析度模擬(1800ms) 124 圖五 102 3p15g高解析度模擬(1800ms)_成化較佳區域 124 圖五 103 垂直支撐測試3600ms(右半灰階+50)_側視圖 125 圖五 104 垂直支撐測試3600ms(右半灰階+50) 125 圖五 105 垂直支撐測試4200ms(右半灰階+25)_側視圖 126 圖五 106 垂直支撐測試4200ms(右半灰階+25) 126 圖五 107 垂直支撐測試5400ms(右半灰階+25)_側視圖 127 圖五 108 垂直支撐測試5400ms(右半灰階+25) 127 圖五 109 3p15g高解析度微結構(網格1800ms+支架3600ms+網格1800ms) 128 圖五 110 3p15g高解析度微結構_放大上半部網格 128 圖五 111 3p15g高解析度微結構_側視圖 129 圖五 112 基座設計_筏基 131 圖五 113 基座設計_筏基側視圖 132 圖五 114 基座設計_裙襯 132 圖五 115 基座設計_裙襯側視圖 133 圖五 116 3*3立柱(半徑1mm) 133 圖五 117 3*3立柱(半徑1mm)_側面 134 圖五 118 3*3立柱二(半徑1.5mm) 134 圖五 119 3*3立柱二(半徑1.5mm)_側面 135 圖五 120 立柱半徑:2.3mm 135 圖五 121 立柱半徑2.3mm_側面 136 圖五 122 基座設計_圓柱支架不足 136 圖五 123 基座設計_圓柱支架不足側視圖 137 圖五 124 基座設計_梅花座 137 圖五 125 基座設計_梅花座(側面) 138 圖五 126 基座設計_中央均勻分佈 138 圖五 127 基座設計_中央均勻分佈(側面) 139 圖五 128 基座設計_添加外圍基座 139 圖五 129 基座設計_添加外圍基座(側面) 140 圖五 130 基座去除時斷裂 140 圖五 131 半徑0.3mm立柱基座去除造成破損 141 圖五 132 基座加上支架 141 圖五 133 基座加上支架_去除支架來移除基座 142 表目錄 表三 1主流3D列印技術比較 31 表四 1樹脂材料表 46 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.title | 灰階修正對數位光處理3D列印之探討 | zh_TW |
| dc.title | The Method of Modified Grayscale on Digital Light Processing 3D Printing | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 105-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 吳文方(Wen-Fang Wu),林志郎 | |
| dc.subject.keyword | 光固化聚合技術,DLP 3D列印精進解析度,微結構,角落額外固化, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Vat polymerization,improve resolution on DLP 3D printing,cellular solids,dark cure, | en |
| dc.relation.page | 153 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU201703541 | |
| dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
| dc.date.accepted | 2017-08-19 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 機械工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 機械工程學系 | |
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|---|---|---|---|
| ntu-106-1.pdf | 10.78 MB | Adobe PDF | 檢視/開啟 |
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