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研究生: 張凱程
Chang, Kai-Cheng
論文名稱: 東芝CA4壓電噴頭資料傳輸之整合列印研究
Data Transformation on the Integrated Printing of Toshiba CA4 Piezoelectric Printhead
指導教授: 賴維祥
Lai, Wei-Hsiang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 79
中文關鍵詞: 3D列印積層製造壓電式噴墨頭UV材料材料噴印成型
外文關鍵詞: 3D printing, Additive Manufacturing, piezoelectric inkjet printhead, UV materials, Material Jetting
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  • 積層製造近年來的技術大躍進,能導入積層製造的材料也愈來愈多樣化,包含黏著劑、粉末、金屬、複合材料、陶瓷等,因應著不同產業的需求並給予合適的材料,為了接納更多元化的材料,噴墨頭的選擇上也愈來愈重要,目前市場上多以熱氣泡式噴墨頭,但熱氣泡式噴墨頭僅能噴印較低黏滯係數的材料,故在本研究選用壓電式噴墨頭,以接受更多元化的材料。
    本研究論文中,選用市售的壓電式噴墨頭CA4,透過現場可程式化閘陣列(FPGA)搭配硬體描述語言Verilog給予壓電式噴墨頭所需要的驅動訊號,透過電路設計完成噴印控制板,接著透過通訊系統架構,包含鮑率選擇模組、接收模組、FIFO緩衝模組、傳送模組,進行圖像之傳輸。透過材料的測試,根據加熱後UV膠材料的特性選用合適的UV膠,測試結果以45℃、剪切速率為30rpm下的UV膠狀態作為噴印條件,並藉由紫外線照射量公式,選擇合適的UV光照射時間,計算後以3秒作為UV光照射時間,最後將噴印控制板與機台的三維控制系統作結合,以實作列印達到三維列印之效果。

    The technique of additive manufacturing has been obviously progressive recently, Materials used in additive manufacturing are various, such as binder, powder, metal, complex, and ceramics, etc. Appropriate material is chosen to meet requirements of industry. Thus, it is important to make smart choice on printhead. Thermal bubble type printhead is mostly chosen in the market, though it can only print materials having lower viscosity coefficient. This thesis researches in piezoelectric inkjet printhead for diverse materials.

    Toshiba CA4 is chosen from piezoelectric inkjet printhead in this research. The signal of CA4 is driven by Field-Programmable Gate Array (FPGA) with hardware description language, and print control board is designed with circuits. Next, the figure transfer is completed with communication system, such as baud rate module, received module, FIFO buffer module, and transmit module. From the experiments, 45°C and 30rpm of shear rate are the suitable conditions of UV-curable resins for printing. We set 3 seconds by UV formula as proper irradiating time of UV light. Finally, combining print control board with 3D controlling system to realize the achievement of 3D printing.

    目錄 中文摘要 I ABSTRACT II 誌謝 V 目錄 VI 表目錄 IX 圖目錄 XI 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機 2 1-3 研究目的 4 1-4 論文架構及規劃 4 第二章 文獻回顧 6 2-1積層製造簡介及七大種類 6 2-1-1材料擠製成型技術 7 2-1-2黏著劑噴印成型技術 9 2-1-3材料噴印成型技術 10 2-2 噴墨種類介紹 12 2-2-1熱氣泡式噴墨技術 13 2-2-2壓電式噴墨技術 14 2-3 傳輸原理介紹 16 2-4 文獻探討 21 2-5 文獻總結 24 第三章 系統架構規劃 25 3-1 壓電噴墨系統架構 25 3-1-1壓電噴墨頭驅動訊號 26 3-1-2壓電噴墨頭規格及比較 30 3-1-3電路控制架構 34 3-1-4電路板製作 37 3-2 通訊系統架構 41 3-2-1接收與傳輸設備與轉換 41 3-2-2鮑率選擇模組 45 3-2-3接收數據模組 47 3-2-4 FIFO數據緩衝模組 49 3-2-5傳送數據模組 51 3-2-6頂層模組 53 3-3 控制系統 54 3-3-1 X方向作動程序 54 3-3-2 Y方向作動程序 57 3-3-3 Z方向作動程序 59 第四章 實驗結果與討論 61 4-1 傳輸測試 61 4-2材料測試 65 4-2-1 UV膠 65 4-2-2 UV光 68 4-3 列印測試 72 第五章 結論與未來方向 76 5-1結論 76 5-2未來方向 77 參考文獻 78

    參考文獻
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