【毕业学位论文】（Word原稿）精密检测技术特色课程多媒体网路教材制作-电机工程

1 圣 约 翰 技 术 学 院 机械系专题研究报告 精密检测技术特色课程多媒体网路教材制作 林 守 仪 副教授 中华民国九十三年一月 2 摘 要 传统产品制程须经由设计、制造、检测等程序，旷日费时。逆向工程 (由原型以量测设备，量得其外型点群座标资料，并以点资料前置处理将曲面重建后，送至统，做曲面修整等处理并自动产生 工程式 (NC 具路径，经由 至 具机 ，以加工成品，或将 由快速成型机 (迅速制造出原型。 统可制作出任意复杂形状或具细微结构之原型，完全摆脱切削加工之限制，并且克服模型易失真的缺陷 ,这对制造加工而言是一项重大突破，而在开发研究一种新产品以 利用之工具，可大大降低经费并缩短时间等优点，为了进一步降低成本，与提高原型之机械性质，通常在施予快速模具 ( 本计画旨在提供一系列 P/要内容可分为三大部分： ，配合软、硬体相关设备，加速推动产品设计人员之训练，课程中并将加入产业技术，以缩短产业人才需求及学界人才培育的距离，未来将可培育出具有产品设计、制作人才。 本计划相关课程内容将设计制作成网路多媒体教学，将教材藉由多媒体声光效果及丰富的色彩图片生动地表现出来，以提高学习者的兴趣，藉由网路无远弗藉能力，可与各界人士交流。 3 目 录 摘要 . 目录 . 3 图表索引 . 3 第一章 绪论 . 1 第二章 量测系统 . 3 . 3 . 4 触式测头种类 . 7 接触式测头种类 . . 10 . 10 测软体系统架构 . 11 第三章 逆向工程系统 . 13 . 14 测系统设定 . 14 4 测路径规划 . 16 . . 17 . 17 第四章 快速成型 /快速模具技术 . 19 . 19 速成型加工原理 . 19 速成型制程 . 21 速成型的应用 . 27 速成型在模具上的应用 . 29 . 30 第五章 多媒体教材 33 参考文献 . 40 5 图表索引 图 2触式三次元量测仪 . 5 图 2方向感测电子式测头座 (. 5 图 2械式测头 . 16 图 2发 式测头 . 16 图 2发式测头 . 17 图 2比式测头 . 17 图 3向工程流程图 . 13 图 3动 量测参数示意图 . 16 图 4种基本加工程序 . 20 图 4作原理 . 29 图 4快速 成 型制程 . 29 图 4. 32 6 图 4工示意图 . 32 图 4工示意图 . 33 图 4. 34 图 4402C)快速 成 型件 . 34 图 4402 建构原理 . 35 图 4速 成 型 在模具方面的应用 . 38 图 5媒体教材标题 . 33 图 5媒体教材： P/. 34 图 5媒体教材： P/ ). 35 图 5媒体教材： P/ ). 35 图 5媒体教材： P/ ). 36 图 5媒体教材： P/ ). . 36 图 5媒体教材： P/ ). 37 图 5媒体教材：精密检测 . 37 图 5媒体教材：精密检测 (一 ). 38 图 5媒体教材：精密检测 (二 ). 38 图 5媒体教材：精密检测 (三 ). 39 7 第一章 绪论 类比式复制 (无法建立工件尺寸图档，也无法做任何的外形修改，逆向工程： 由原型以量测设备，量得其外型点群座标资料，并以点资料前置处理将曲面重建后，送至 曲面修整等处理并自动产生 工程式 (NC 具路径，经由 至 具机，以加工成品。 统可制作出任意复杂形状或具细微结构之原型，完全摆脱切削加工之限制，并且克服模型易失真的缺陷 ,这对制造加工而言是一项重大突破，而在开发研究一种新产品以 利用之工具，可大大降低经费并缩短时间等优点。当一概念之设计完成于电脑之 3D 体后，经一介面程式将此 成 或依不同 型有不同接受之格式，再经过一 体计算将 转换成一层一层之 2D 剖面加工程式，再传入器后，工件就被一层一层的加工、堆迭并结合起来，如此一来即可制成 3D 之 统，首先把原始模型悬空固定后围上模框，依照比例调制好所需之硅胶量，置于真空中预抽脱泡，将硅胶倒入模框内，再置于真空中脱泡，硅胶硬化后以手术刀将硅胶割开，取出模型再将硅胶组立起来即得到所需之硅胶模 ;以 的方法 ;所翻制出来的硅胶模可以拿来灌注腊型、 与 质相近的 如此便能很容易复制出。 本计划相关课程内容 (P/计制作成网路教材，将教材藉由多媒体声光效果及丰富的色彩图片生动地表现出来，以提高学习者的兴趣，藉由网路无远弗届能力，可与各界人士交流，并扩大教学效果。 9 第二章 量测系统 测系统介绍 三次元量测系于 1968 年日本三丰公司推出二次元游标读取方式之 座标测定机，而接着于 1971 年英国 司推出全方位接触式之探针 ，而逐渐发展为数位式三次元座标量测机，结合数控床台及其他测量方式（如光学）至今日三次元量测系统。 1、 2、 3、 4。 目前三次元量测仪之种类基本上分为接触式与非接触式两大类，接触式主要以触发式测头为主，非接触式主要是利用光学感测元件与影像处理系统为主。 近年来三次元量测之广泛受到重视，一方面三次元量测仪的量测精度接近微米的水准；另一方面，三次元量测仪可以广泛量测到不同的工件尺寸及误差。目前三次元量测操作，已从简单与手动的量测指令，逐渐朝自动化的提升和 配合，使得三次元量测的弹性和精度可 以充分发挥和利用。 量测系统在逆向工程中扮演举足轻重的角色，一组规划良好的量测数据，可以明显减少后处理的困难度和资料处理时间，这对于复杂造型的工件尤其重要，所以需要个案规划其最适当的量测方式。 10 次元量测仪测头 使用三次元量测仪进行尺寸量测时，测头可说是最重要的部份之一。在量测的过程中，使用不同种类的测头，会直接影响到量测精度与量测所需的时间。以下就三次元测头与量测表面交互作用的关系，将测头分为两类，做一介绍： 5、 6 (一 ) 接触式测头 接触式三次元量测仪 （ 如 图 2作动方式是利用一个可以作多方向感测的电子式测头座，如 图 2着三轴的移动来量测。量测时，当测头与工件表面碰触，达到特定压力时即可触发信号，撷取测头的 X、 Y、 Z 方向相对基准点的座标。经由电脑计算处理，可得到测头与真实尺寸的关系，进而纪录点资料作为后续逆向工程或相关工作使用。接触式测头量测优缺点如下： 优点： (1) (2) (3) (4)不规则曲面点资料。 (5)决量测定位的问题。 (6)易量测 3D 工件。 (7)所得到的点资料可直接用来建构曲面。 缺点： (1)能得到工件表面之点资料。 (2)量测任意位置，但量测速度慢，自动 11 图 2触式三次元量测仪 图 2方向感测电子式测头座 (量测时，只能量测单一方向点位置且耗时。 (3)：塑胶或软质 材料），会因接触力造成物体表面发生变形，而得到错误的点资料。 (4)须作量测规划。 (5)以曲面接合处 若没有圆角处理，则在交接的尖角处，将无法量得点资料造成量测死角。 12 (二 ) 非 接触式测头 非接触式量测系统则以雷射扫描仪为代表，由于视觉（ 及雷射 （ 技术应用在量测领域之研发已有显著成果，传统的接触式测头，对于易变形和复杂，微小的工件有量测困难，故非接触式量测系统的使用亦逐渐增加。 雷射量测仪是应用距离影像技术，利用 雷射光源经聚光透镜直射待测工件物体，反射之光线经由感测器可以侦测到位置座标值。接触式测头量测优缺点如下： 优点： (1)细小或软性材质的工件；即量测时，不受物体表面材质的影响，也不会造成工件表面的伤害。 (2) 200,000 个资料点 /每分钟 ） ，不须人为逐点量测，可在最短时间内完成物体扫描，且得到庞大的点资料。 (3)受测头半径的限制，亦不会磨损测头本身。 (4)利用此方式进行量测。 缺点： (1) 表面太差，则反射之光线之光线不易聚焦，会导致座标有平移现象；若表面太暗，则反射光线太弱，会使感测器得不到资料。 (2)差，对于几何特征（如孔、槽等）及几何误差（垂直度、同轴度等）之资料，无法量测。 13 (3)产生聚焦方面的问题，造成量测精度降低。 (4)陡峭面），雷射光无法照射，造成资料遗失的现象发生。 (5)利于量测。 (6)件难量测（不易做座标定位，须有特制之辅助轴，否则雷射光无法照射到整个立体工件）。 (7)常还需要复杂的处理，才可以得到量测物体之曲面外型。 为了获得最佳的量测效果而言，需依据量 测工件几何形状的不同，选择适当的测头。以下针对接触式与非接触式量测系统，所使用的测头种类作一介绍。 触式测头种类 (一 ) 机械式测头： 图 2括：球型、圆形、圆柱型及万能型等。 以手动方式移动测头接触工件表面，并配合使用脚踏开关做为触发，撷取座标点资料，将资料传回处理器。 接触式量测系统 (接触式测头 ) 机械式测头 触发式测头 类比式测头 14 图 2发 式测头 测 针 (二 ) 触发式测头： 图 2发式测头无论在任何位置及方向，只要其 测针 偏离原来的中心位置至某一程度时，立即产生一个检测信号，它是由英国 司发展出来的，已广泛被世界各主要制造三次元量测仪之厂商所采用 。 (触发式测头 图 2示 ) (三 ) 类比式测头： 图 2头接触工件时，会有侧向的位移，由可变线圈感应或是由光学尺感应，将电压变化转成可解析的数位讯号，并可求出与座标间的关系。在量测时，工件与测头必须保持接触，不可中途离开工件表面，不适用于曲率变化过大之待测物量测。 图 2械式测头 15 图 2发式测头 图 2比式测头 16 接触式测头种类 (一 ) 雷射位移量测： 雷射探头量测的原理以三角法 （ 为主，而 其量测的原理与结构，雷射光由雷射二极体 （ 产生，经聚光透镜投射到工件表面。 (二 ) 向式量测 由于光电产业的快速发展，突破了传统机械构造的设计方式，利用数位的式 基础的快速视觉轮廓量测法因此产生。 合三种形式的雷射光源产生的量测方法有：单点雷射、线雷射和面雷射的量测方式。 触式测头量测方式 使用接触式测头做曲面量测时，量测方式的选择对于量测结果有很大的影响。通常使用于曲面量测的 触发式测头 ，其量测方式的型态可分为触发式与连续式量测两种。 非接触式量测系统 (非接触式测头 ) 雷射位移量测式 像式 17 (一 ) 触发式 量测 一般三次元量测仪最常使用触发式量测，当触发式测头触发并产生讯号时，既表示测头与待测物间的接触力大于设定值时，使接触点转向，线圈上的电阻会产生变化，进而送出一触发讯号到位置检测器，三轴位置检测器收到讯号后，将各轴座标的位置纪录下来，利用此一方式量测的速度较慢。 (二 ) 连续式量测 连续式量测常用于曲面扫描，利用测头和工件接触时所产生的三轴位置变化量传送到控制器上，以使测头能沿着曲面的高低起伏作自动扫描量测。 测软体系统架构 量测软体系统架构主要可分为三部分：系统设定、基本量测及计算、扫描量 测。 (一 ) 系统设定 与量测有关的前置准备或报表均属此类。 例如：校正探针，选择探针，工作面设定，机械归零，报表和量测参数设定等。 系统设定虽非扮演主要角色，但对量测的方便性及精确性，却提供不少助益，每一次操作中均要使用。 (二 ) 基本量测及计算 可进行各种形状量测（点、线、面、圆、圆锥、圆柱等），尺寸计算（距离、角度）及几何公差检测（平行度、垂直度 . 18 等等）。 (三 ) 扫描量测 主要针对逆向工程之需求而发展，因此量测功能不在求简单，而是求完整，希望能提供逆向工程所需之各项量测功能。 扫描量测的功能又可分为系统设定及量测 两类：与系统设定有关的功能，包括座标系统设定，座标系选用，扫描方式及参数设定；而与量测相关的功能，包括等高度，等半径，3D 曲线量测，所有资料均需经测头半径补正，以获得正确的工件表面点资料。 19 样 品 3D 轮廓量测 资料 处理 面建构 外形修饰 生 逐 层产生 模具加工 速成型 模具成型 量产复制 图 3向工程流程图 第三章 逆向工程系统 逆向工程是结合三次元量测和 术已达到 加工制造出成品。一般而言，简单造型 型的问题由于尺寸容易定义，可以由 接建立，对于具有造型复杂或具有功能性需求的曲面零件，则必须透过逆向工程来处理。 目前所有的逆向工程是针对一现有 件，利用三次元量测仪器，将 3以建构曲面，经编辑、修改后，传至 由 生 工程式 （ NC 送至 具机，以加工出成品或者送到快速成型机 （ 将样品制作出来，如 图 3示 【 9】 。 20 测规划 首先，针对工件的几何特性研拟曲面模型重建的方式，进行三次元量测系统设定，包括测头校正，座标系统设定及扫描参数设定。而后进行量测路径规划，包括划分量测区域，扫描方式的选择，取样密度。 量测规划，为逆向 工程技术中重要的一环，量测结果会依据量测规划而得到。对曲面而言，量测资料的分布对曲面连续性的影响更是重要。也因此会影响后续 建立。 测系统设定 (一 ) 工件摆放 量测前须考虑模型如何摆放，才可得到最佳量测，以避免产生量测死角。当然模型摆放与扫描所采用的方式也有直接的关系。 (二 ) 测头校正 一个工件在不同的量测区域，可能需要不同的探头及角度，必须事先审慎决定探头的型式及角度，将其校正，以避免往后的量测过程中产生撞针现象。 (三 ) 座标系统设定 有时在量测中会受到探头角度的限制，需要 改变工件挟持的位置，因此工件座标设定是重要参考。 座标系统可分为工件座标系统及机械座标系统。机械座标系统为预设的固定座标系统，只提供座标参考之用，一但 21 定位点 待测点 移动速度 定位点 定位距离 量测速度 定位距离 测定界限距离 待测点 图 3动 量测参数示意图 使用于工件量测，会因工件挟持位置之变化，造成量测资料无法整合，失去量测的意义；而工件座标系统为固定于工件或夹治具上的座标系统，即使工件挟持位置变化，只要再次设定座标系统于同一位置上，便可将各次量测之资料整合在一起。 (四 ) 自动扫描参数设定 量测规划中，不让探针碰撞到工件，是必须要注意。因此，在自动量测进行前，有些参数必须要设定 (图 3 (1)度：测针在空间中，由一点快速移到另一点的速度。 (2)针由定位点朝待测点移动的速度。 (3)针定位点与待测点间的距离 (量测之后退距离 )。 (4)过待测点的距离。此一参数可使测针移动超过接触点预设的距离时，若尚未碰到工件面即自动停止。 22 测路径规划 (一 ) 划分量测区域 执行逆向工程的首要工作就是将物体的几何图形数值化，也就是进行表面量测。不过，在进行表面量测之前，必须依照外型特性和量测机具，规划适当的量测区域，才能使量测资料足以代表量测表面的 几何特征，并保持一定的精确度以便进一步的处理。 (二 ) 扫描方式的选择 对于矩形区域或 状的量测，可使用往复式扫描；当待测物为回转体形状，可使用对称方式扫描；另外，当待测物表面变化具极座标特性时，能以叶片弧线量测方式量测该区域，其量测资料较能表现出曲面的特征。 (三 ) 扫描密度的决定 当量测路径型态确立后，再来就要考虑取样的密度，取样密度的决定并没有特定的法则，通常由操作者依待测物表面复杂程度来决定。 目前以固定距离量测法为最常采用方式，由操作者决定量测路径后，隔固定距离撷取资料点。量测距离较小 ，虽可减少曲面重件的失真程度，但却会在工件表面平坦处，量测到多余点，造成量测时间增加，而且资料过于庞大难以处理；相反地，若量测距离大，虽可减少量测时间，但却易造成重建的曲面因资料点不足产生误差，尤其在物体曲率变化较大处，缺少关键量测点，更会使重建的曲面偏离原始的形状。因此，量测间距必须根据曲面变化加以适当调整。 23 测资料处理 在逆向工程的点资料量测过程中，常常因为许多因素造成所得到的点资料有缺陷，这些因素包括： (1) (2) (3)恰当，造成工件表面波浪状或局部的凹陷。 (4)探针灵敏度的问题。 这些因素造成点资料的不完整情形，包括： (1) (2) (3) 因此，点资料处理的项目主要有点资料的重整，重新取点，乱点滤除，平滑化等，可将扫描过程中，所产生的缺陷、乱点或杂讯予以抑除，得到较正确且易处理的资料点，以利于曲面系统的重建工作。 面及 体模型重建 应用在 的数学模型类别有好几种，例如 线、线 和 线。 线可以做出比 线具更高阶数的曲线；而 线具有 线所欠缺的区域控制性，所以 线比 线和 线具有更大 24 的使用弹性。目前大多数商用软体均采用此种架构。 本文直接采用 软体来构建曲线、面与 体 模型 。 重建实 体 模型的方式，采用现成的 体： 。 透过三 次元量测仪，将外型曲线轮廓点资料直接输入到 统中，进行点资料编修及曲面模型建构，再转为实体模型。针对如圆柱、孔、圆 锥等 统可直接处理的标准几何形状，可以使用三次元量床直接量测几何参数资料，再于 统中直接绘制，建立完整的 型。 所建立的 型，称为实体模型，其建构方式就是将数个曲面模型接合成封闭曲面，曲面模型的编修，接合及转换上主要是利用 的 能加以完成，但有时经由 处理后，局部形状会发生扭曲变形，此时需要改变曲面模型建构的方式。曲面模型转为实体模型前，各个曲面须接合良好稍有破洞或缝隙，即会影响实体模型的成型。 25 第四章 快速 成 型 /快速模具技术 速 成 型技术 (快速成型 (称 术，顾名思义是在一种短时间内即能制作出所需要的 成 型技术。自 1980 年日本名古屋工业技术研究所 生首先发表以逐层光感高分子方式来制作三次元塑胶原型之后，至 1988 年 3D 司发展 统以来，短短十年， 术犹如一股旋风在工业界、医学界、宝饰业及学术研究界，形成一股研究与应用的热潮，并逐渐取代传统实体模型制作方式，实现了产品开发设计人员的梦想，将设计者脑中的 概念 (电脑绘图技术描绘后，几天或几小时内就可获得与实际持品大小相同的 3D 实体原型 ( 速成型加工原理 传统上原型的制作多半是仰赖有经验的技术人员以手工的方式进行制作，既耗时又费工。尽管电脑辅助制造技术 (已经被广泛应用在加工过程中，但是在原型之几何形状较为复杂时，以 作会有高成本与造型限制的问题。而快速成型技术除了可减少原型制作时间外，特别强调可产生传统切削加工方式无法做到 的特殊造型。快速成型会具有这些特性的原因是采用“材料增长”的方式 (进行加工。 加工程序基本上可分为三类 【 10】 ： 材料除去方式、材料增长方式与成型方式，如 图 4 26 图 4种基本加工程序 (一 ) 材料除去方式：是利用尺寸较大的材料，加工去除多余的部分可得到符合尺寸要求的完成品，如车削、铣削加工。 (二 ) 材料增长方式：是以材料结合的方式进行加工，以得到所需的物件，快速成型即采用此方式。 (三 ) 成型方式：是利用机械的力量或特定的形式作用在材料上，使其依所需的形状来成型，如冲压加工。 材料除去 方式与成型方式和材料增长方式最大的不同点，在于加工时所需的刀具、夹治具与模具会有一定的限制，对于复杂外型有加工上的困难，而材料增长方式并无这方面的限制，可以成型形状较复杂的特殊的物体。 快速成型是以 ”材料增长 ”方式进行加工，工作原理如下 (图 4 当设计者在 建构出几何模型后，透过电脑的运算与分析，将其分割为层状，可取得各层的截面轮廓资料。快速成型制作系统接受到这些资料后，逐层将材料产生对应截面外型的平面薄层，依序堆迭、固定与粘合后，产生与 几何模型相对应的实体 27 图 4作原理 图 4快速 成 型制程 原型。 藉由快速成型技术的发展，突破了许多制造能力的极限，对于复杂外型的物体，只要建构出几何模型，即可透过快速成型系统产生原型，以往传统加工方式无法制造的几何造型，如今都可能藉由快速成型技术来完成。 速 成 型制程 快速 成 型制程主要可分为四个步骤，如 图 4示： 建立 型、资料转换与传输、产生成型资料、建构实体原型与后处理。 建立 何模型 切层取得轮廓资料 原型建构与后处理 由 统，如 、 行 由 统之转换模组完成 由快速 成 型系统之切层模组完成 依快速成型系统，决定后处理程序 转换为 式档 28 (一 ) 建立 型 设计者可利用许多商业软体来进行建立 型的工作，而建构完善的几何模型为进行快速成型制作的先决条 件。 建构几何模型的过程中有两个重要观念： 第一：模型的建立必须以实体模型 (曲面模型(构出封闭体积的模型，因为快速成型所需截面资料必须是封闭的外型。 第二：对于实际使用的成型系统不同，必须考虑到工作的方向和支撑的要求。 (二 ) 资料转换与传输 各种 统所使用的资料结构均不相同，因此在 型与快速成型系统间要建立共同的档案传输格式。目前主要的转换标准为 3D 司所设计的 式档，为一种三角网格几何模型。 (三 ) 产生成型资料 快速成型的制作原理是建构出物体截面形状的薄层，依序迭合后产生工件，因此必须取得各截面的轮廓外型。物体在转换成 案后，透过切层 (其分割成薄片状的截面，以得到成型所需的资料。 (四 ) 建构实体原型与后处理 原型的建构方式取决于快速成型系统， 快速 成 型技术经过十多年的发展，至今已有数十种 型相继上市，成型的方式也由原本的光硬化树脂雷射照射硬化的 液态 方式发展为 半液态 、 固态 、 粉末 等多种方式： 29 以下就针对上述几种不同的成型方式做一 介绍 : (1)图 4方法以液态聚合物为基本材料，以雷射光或紫外光照射达到固化。商业化的产品前者以 3D 代表，后者以 统为代表。 最早商业化且世界占有率最大的系统，通常是以 外线雷射以上照射来固化光硬化树脂，其制程是在液面上成型，故需要支撑。 (2)图 4工作原理十分类似挤牙膏的方式，加工方式是以 加热头熔化线状之热塑性材料，再将热塑性的固体细丝材料由加热头熔化挤出而一层一层堆积成型直到整个工件完成，此法以 司之 系统为代表。 (3)图 4成型方式是以雷射或切割刀切割工件外轮廓于被覆有热熔性粘结剂 （ 的薄片材料上，外轮廓切割好之后经热压粘结于上一层已切割完成之薄片材料上，如此循环直到工件完成，此成形方法以 日本统为代表。 30 图 4工示意图 【 11】 图 4工示意图 【 12】 31 图 4工示意图 【 13】 (4) 此法是以雷射照射于粉末，被雷射照射之处粉末与粉末粘结成型，一层完成之后再照射下一层直到工件完成(图 4 ；另一种为 使用喷嘴喷射粉末粘着剂使得粉末颗粒产生键结，并藉由添 加粘着剂以增如粉末间的键结力量。 其粉末的种类有热塑性粉末、陶瓷粉末与金属粉末，代表机型有 司的 司之 402(速 成 型系统。 402C) 3D Z 公司所制造的三次元模型单、彩色建造机，搭配电脑软体 ,可将读入之正向档案或逆向资料，配合特别 之粉末建造出实体模型来，如 图4外，其不需特别之环境 ,一般办公室空间即可设置。 32 图 4工示意图 【 14】 图 4402C)快速成型件 本实验中，所采用的 统为 速 成 型 系统，其建构原理如 图 4示。 经过本机器所制作的原型件必须在再经过渗腊或是环氧树脂，以增加其强度与耐久性。其精度与强度是以 33 选择的材料而定强度可达 10 面中精度是 吋以内， Z 轴的精度在 吋内。 建构过程： 首先机器之运作如下图步骤 (粉末逐层分布于工作平台上 (4)，每完成一层粉末分布 ,平台自动往下一层之厚度 (5),即完成一层粉末制作之 ,依此步骤完成各雏型之制作。 准备下层工作 图 4402 建构原理 34 速 成 型的应用 现阶段快速成型机所制做的产品，主要的应用仍然是在 原型的制作，另外使用于设计结果的验证、实验分析用模型、样品或外观设计等方面也是蛮多的。快速成型之尘用包罗万象，介绍如下： (一 ) 产品研发过程中，有了设计概念后，便须制作原型，以确认此一概念设计之正确和实用性；原型确认后，便是模型之制作，若模型或概念原型迟迟无法确认，势将影响其机构设计、详细设计等等；由其是若因概念原型和模型未定而直接进行机构和细部设计，常常引发许多装配成型、功能等等问题。 快速 成 型在工业原型和模型上之应用包含有：概念、组装、成形、功能、估价评估、市场展示。可说是着重于设计验证、评估，此方 面应用大抵上归类 应用，此为 高价格的 市场发展有限，故更应着重于模具之开发应用，另新兴的虚拟实境更将占走 市场。 (二 ) 快速模具 (因快速 成 型技术之发展，使得原型件可以当成生产时之母模，解决了模具制作之瓶颈，故而此项应用被称为快速模具。 (三 ) 小量生产的零件和产品 生产过程中，因机件磨损或破坏等等状况影响到生产力，或有时库存件不足或缺乏，订制耗时又秏钱，便可 使用快速 成 型制作所需之零件。 35 (四 ) 医疗应用 医疗用途上，特别是骨头、牙齿的制作上十分符合快速成 型技术之发展。若依其领域分类可区分为： (1) 手术前模拟 (2) 损坏部复原用模型 (3) 教育培训用模型 (4) 牙齿模型 (5) 运动部位之动作轨迹解析 (五 ) 其他应用 快速 成 型之其他应用，以珠宝首饰业为最，己开始进入设计电脑化，与原型制作快速与电脑化。 速 成 型在模具方面的应用 快速 成 型在模具技术方面上的应用，简单可归类如 图 4示，快速 成 型技术可以直接制作树脂模具；快速 成 型 可制作原型后经精密铸造技术而得金属模具等等。 36 图 4速 成 型在模具方面的应用 【 15】 速模具技术 (如何有效的缩短产品开发时间，以最新、最符合市场需求的产品保持市场的领先，是各厂商不短努力的方向。因此谁能在最短时间及最少的经费下推出新产品谁就是赢家。 型品 母型 硅胶模具 树脂模具 表面喷涂 金属模具 电镀模具 电极 石膏铸造 真空注塑成型 真空成形 注塑成形 橡胶成形 玻璃成形 冲压成形 完成品 砂型 脱蜡铸模 精密铸造 消失模铸造 砂模铸造 脱蜡铸造 金属合金模具 37 了做装配、设计、视觉上确认等应用之外，如何将其功能延伸就又是另一门重要的课题，于是快速模具就应运而生。利用 快速的以批量生产出所需的产品，而达到快速制造的目的， 使用者就能比其它制造商早一步将产品推出市场，达到市 场领先的目的。若为试探性的产品，则亦可在最小成本的情况下进行小型生产，藉以了解消费大众的需求，作为公司内决策重要参考，若试探产品反应良好则接下来可进行大量生产的工作。 术的发展可分为两方面直接造模法及间接造模法： (一 ) 直接造模法 在 工时，其加工的外型就是一模具模仁，在模仁的完成之后再进行后续处理得到模仁。 例如： 、 、 、 3D . . . . (二 ) 间接造模法 由 器加工出所需要的零件形状 ，或直接以现成零件经过翻制以得到模具。 例如：硅胶模 (精密铸造 ( 金属树脂模 ( 金属喷涂模 、 3D . . . 因快速 成 型技术之发展，使得原型件可以当成生产时之母模，解决了模具制作之瓶颈 。 以 下就 ” 快速模具 ” 做一简单介绍： (1) 其制程适于复制少于 50的工件。 38 (2)此制程和硅胶模类似，只是必须完全在真空中完成，可减少复制时间、改进品质且降低损坏率与消除针孔等，亦用于脱蜡铸造用蜡型。若由环氧基树脂混合铝粉取代，可制作坚硬的金属树脂模，可直接用于射出成型模具上，可达到 1000 个零件的寿命。 (3)脱腊铸造是快速