雷射無模薄殼成形製程研發

The development of laser based moldless forming process for thin shell application

蔡培煌(Pei-Huang Tsai)

指導教授 ： 汪家昌

國立臺北科技大學/機電學院/製造科技研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2010.00526

摘要

目前對於2.5D的曲面薄殼原型之快速與低成本之需求，現有技術都無法滿足，因此有開發新製程的需求，如何開發出一種製程技術可以達到自動化無模熱壓成型的效果，將會具有市場的前景，且可取代傳統塑膠真空熱壓模具製程。
有別於傳統高分子薄板熱成型大多需要模具的製程，本製程主旨在於研究無模的快速2.5D曲面薄殼工件原型製程及其設備，利用高分子塑膠材料加熱軟化塑性變形的特性，使用雷射能量加熱，以選擇性的掃描路徑，進行變形區的定義；成形過程中利用壓力差來控制加工變型方向，並利用擋板置於材料下方做加工變形限制，並且使高分子塑膠板可有層厚的高度限制；在系統控制上，使用軸卡控制的方式，運用步進馬達精確控制上下底板移動量，精確的控制擋板高度，確使每一層加工的厚度能夠均一化，利用類似快速原型技術的層加工無模成型概念，改以層變形的無模成型加工方法，取代傳統高分子塑膠板的真空熱壓成型。
最後，利用本研究開發的系統，製作鞋墊及面具，使其成型。首先在鞋墊製作方面，使用現有鞋墊產品，採用逆向工程取得CAD檔案，接著使用切層軟體做輪廓線的取得，最後以此輪廓線，成功製作出鞋墊的縮小工件。而面具則是利用FaceGEN，再搭配人臉照片，即可得到臉部的CAD檔案，接著在切層以取得輪廓線，進行加工，最後利用所得到的這兩項成品，成功的驗證本製程之加工性能。

關鍵字

曲面薄殼 ； 無模成型 ； 人臉浮雕

並列摘要

For the emergy requirement of fast and low cost 2.5D thin shell products for sampling use, current fabrication technologies can not fulfill the needs. It is necessary to develope an invoative process which can provide a fully automation moldless forming.
Different from the convention thermal forming process which can not avoid use a specified mold, the process proposed in this paper is building up 2D thin shell by selective deformation using laser. The deformation direction is depended on the direction of the air pressure and the deformation distance is controlled by a stop board. A system has been build to evaluate the innovative process and this system has been discussed in this paper.
Both customiezed in sole and face mask has been builded by using the laser based moldless forming system. It shows the ability of the flexibility to 2.5D thin shell corved surface.

並列關鍵字

Curved surface ； moldless thermal forming ； customized human face 2.5D thin shell

參考文獻

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