快速原型技术制作钛组织支架模型.pdf

快速原型技術製作鈦組織支架模型   快速原型技術製作鈦組織支架模型   1 2 2 2 2 周志維 劉福興 黃德言 李瑞宗 劉育亨 1 龍華科技大學工程研究所 2 龍華科技大學機械工程系   摘要 本研究使用自行製作的快速原型系統，以 120W的 Nd ：YAG 雷射進行燒結，將 300 mesh 鈦粉末及二氧化矽溶膠以 2.3g ：1g的比例混合成漿料，以雷射頻率、掃描 速度及電流大小為製程變數。 選擇性雷射凝膠技術 (SLG) ，是一種快速原型技術，利用疊層加工技術，能夠製 作出較複雜形狀的支架模型，可以成功的製造出多孔鈦支架，其特徵為互連通孔、高 孔隙率、可改變孔隙大小。 將雷射燒結完成之試片，經不同溫度熱處理，以 SEM觀察其表面形貌， EDX 分 析其成份。實驗結果顯示以雷射頻率 16KHz 、掃描速度70mm/s 、電流大小10.6A 、耗 時 3hr ，即可完成鈦組織支架模型。 機械性質測試結果顯示，未熱處理的機械強度，其抗彎強度為 2.424MPa 、抗壓強 度為 31.71MPa ，經由高溫熱處理至 900℃能大幅提高機械強度，其抗彎強度為 70.11MPa 、抗壓強度為156.25MPa 。 關鍵詞： 快速原型、鈦、支架模型。   1. 前言 化一層薄層，然後升降台下降一層，如此重 快速原型技術最大的特色是利用層加 複前續動作直到工件完成。3DP法以噴墨印 工的原理，能在短時間內製造出較複雜的 表機之噴頭取代雷射光，以滾輪將粉末鋪 3D幾何原型。 平，再以噴頭噴出黏結劑將粉末黏結在一 目前比較著名的快速原型技術包括：選 起，然後升降台下降一層重複前續步驟( ) ， 擇性雷射燒結法 (Selective Laser Sintering, 再一層層堆疊至成型。 LOM 法以紙張為材 SLS) ，光固化成型法(Stereo- 料，透過雷射掃描其輪廓，升降台下降一 Lithography Apparatus, SLA) ，三維立體列印層，如此重複前續動作直到工件完成。 FDM (Three Dimensional Printing, 3DP) ，層狀物體 法其加工原理類似擠牙膏的方式，以加熱頭 製造(Laminated Object Manu-facturing,LOM) ，溶解 (Heated Head) 熔化熱塑性材料，再加熱形 積層法 (Fused Deposition Modeling,FDM) 、 成半熔融狀態的細絲，經由噴嘴擠出至工作 等五大類。 平台上，每一層完成後，噴嘴會往上移動一層 根據以上的快速原型技術， SLS法是以的厚度，如此重複前續動作直到工件完成 [1] 。 滾筒滾動方式將粉末鋪平於工作平台上，經 生物醫學材料方面有生醫陶瓷、聚合物 由雷射光燒結，使得粉末顆粒表面溶化在一 及生醫金屬。生醫陶瓷方面，雖然陶瓷有良 起，然後升降台下降一層，如此重複前續動 好的耐腐蝕及良好的生物活性，但在負載上 作直到工件完成。SLA法是以光敏聚合物為 有所限制，因為陶瓷本質是脆性，不適合用 材料，經由紫外光照射，使得聚合物表面固 來