3D列印又稱為積層製造(Additive Manufacturing)，是將三維的立體結構透過電腦輔助工程軟體(Computer Aided Engineering Software)轉變為二維的層狀結構，並透過層層堆疊的過程，由下往上逐層建構出物體之形貌。此種技術可製作出傳統加工技術無法製作之結構，例如內流道、中空鏤空結構等。本研究將開發改進積層製造之技術並應用其優勢於隱形眼鏡壓鑄模金屬模具之製造，並在其中導入傳統加工技術無法製造之異型冷卻水路設計，並以脫蠟鑄造方式製作之。 熔融沉積法(Fused Deposition Modeling)為積層製造技術的其中一種，其使用之材料限制為高分子、或金屬粉末/高分子複合材。本研究克服此項材料限制，使用低熔點錫合金材料直接進行Z方向堆疊與製造XY平面，製造相較於高分子材料有更高強度之結構。其結果顯示，由於金屬的黏度相較於高分子低非常多，造成擠出時成型性的控制不易。而是否能成?的製造，其中一關鍵在於層與層之間能否相互熔融，形成層間無間隙的層狀結構，而擠出時層與層間介面互相熔融與否與工作溫度具有相當之關係。隨著工作溫度的提高，有更多的熱量可於介面間傳遞，增加介面互相熔融之效果。除此之外從微結構之觀察也得知，隨著工作溫度的提高，其晶粒也可由較為脆性之樹枝狀晶轉變為強度較佳之球狀晶。 於模具方面，本研究藉由電腦輔助設計軟體(Computer Aided Design)設計隱形眼鏡壓鑄模用之射出模仁，並以模流分析軟體Moldex3D 對吾人之設計進行產品模擬與分析，針對模擬的結果做出模具與冷卻水路之調整，嘗試提高整個射出成型製程中之冷卻效率，提升產品的良率與縮短製程週期。然而其結果顯示，藉由吾人設計之異型冷卻水路之使用，模具冷卻效率明確的提高，但是由於產品之體積不大且設計並不算複雜，整體冷卻時間並無明顯的改善。故未來於 此類異型冷卻水路的使用方面，須將產品體積納入考量，以發揮最大?效。吾人亦於模具設計完畢之後，使用3D列印技術配合脫蠟鑄造，製作前述所設計之隱形眼鏡壓鑄模之射出模仁。此射出成形模仁未來將用於實際射出成形試驗。
以3D列印技術進行銅基金屬智慧模具之研發
博鈞, 謝. (Author). 2016 8月 9
學生論文: Master's Thesis