以雷射直寫製造技術為基礎的 3D 微列印

簡報

資料文獻來源作者：林志郎先生

南台科技大學夜自控四乙機械專題討論簡報學生：蔡明甫老師：劉雲輝

1. 文獻背景：• A. 掀起第 三 波 工 業 革 命 的 關 鍵 技 術。

• B. 改變所有生產東西的方式，積層製造 ( 加法製造 ) ，分層加工過程。

• C. 使用者任意可設計任意 3D 複雜結構，工廠製造→家就是工廠。

• D. 客製化更加容易。

目的：• 以 ｢雷射直寫製造｣ 為基礎的積層製造 (3D 列印 ) 。

• 探討其核心關鍵原理｢雙光子聚合｣ (two-photon polymerization ， TPP)

• 利用 TPP 3D 雷射微列印技術可製造各式各樣的微型元件

• 製造元件利用於微流道與光驅動微機械的應用

2. 雷射直寫製造的核心關鍵原理：

• ｢雙光子聚合｣ (two-photon polymerization ， TPP)• 在雙光子聚合反應中，會得到高解析度的聚合單元 (element) 或

稱為聚合點，此單元通常稱為 voxel ，是雙光子聚合產品品質的關鍵。• Voxel ，其大小與形狀可由雷射的光學特徵所控制，如功率、數

值孔徑、極化方向、材料折射率。• 此雷射聚焦點為次微米尺寸，因此可利用雷射聚焦點的掃描軌跡，

直寫製造出任意幾何形狀的三維立體結構。

TPP 3D 微列印的應用

• A. 精緻化的 3D 結構產品

• B. 各式微機械產品 1. 藉由流體直接驅動，無須而外驅動裝置→被動式機械 如：實驗型晶片 2. 由電磁或光來加以驅動的→主動式機械 如：光驅動微機械

TPP 3D 微列印 步驟

3D 結構設計繪圖

雷射掃描軌跡規劃

TPP 製造參數設定

TPP 3D微列印

以溶解洗去未聚合部分

3.TPP 3D 微列印技術成果

• 以 TPP 3D 微列印技術製造阿基米德微螺旋 ( 微流道的幫浦 )

• 以 TPP 3D 微列印技術製造微型槓桿彈簧裝置 ( 微流道閥門的開關裝置 )

• 以 TPP 3D 微列印技術製造光驅動是齒輪傳動桿 ( 微機械的傳導 )

4. 結論

• 傳統微機電製造的微元件，製造完成後的組合，有其技術上的困難，但 TPP 3D 雷射微列印突破此限制，直接一體成型。

• 突破傳統設計製造過程的每一步驟需工程專業人員才可能達成的限制，只需工程繪圖軟體→設計會成 3D 圖→適當材料→機械自動加工

• 製造過程普及到一般使用者

期刊收穫• 3D 列印加工能製造複雜精密的元件

• 改變現有的生產方式，節省材料，省去人力成本

• 使其一般使用者達成家即是工廠的理念，客製化、少量製造的應用

文獻來源刊載餘科儀新知第三十五卷第三期

文獻作者：林志郎

資料來源： http://120.117.16.3:2090/Publication/Index/10195440-201312-201312200036-201312200036-5-13