3d列印製造齒模教具之研究 - cepp.gov.tw · 軟體使用，現在已有許多使用3d...

摘要

3D列印技術使用的範圍廣泛在醫療生物、教學模具、文創產業等，當 3D列印普及後，

則客製化興起，因為齒模教具是為教學常用之示範模型，本研究使用 3D列印的方式製造教

學上常見的牙齒模型，利用不同材質以及不同列印厚度，探討各實驗組合製作過程及成品間

的效果差異。採用 2種列印厚度以及 3種樹脂材料之方式製作齒模教具，並以樹脂成型常用

之功能性、耐用性：密度、拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲強度、熱變形溫度等品

質特性為評估項目檢測。經由實驗分析可得：所列印之齒模教具中，列印厚度 0.016mm，較

0.032mm列印厚度表現之密度、拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度為佳，在熱變形溫度分析

中，不同列印厚度皆相當，並無差異。模型列印參數建議，以較細之一層列印厚度，所製作

模具其細膩程度，及耐用程度皆越佳。材料配方，以聚氨酯丙烯酸酯低聚物的樹脂材料配

方，其比例越高則成型後耐用性越好；其次才是選用雙酚 A乙氧基雙丙烯酸酯樹脂成分較

高之樹脂。本研究僅針對 3D列印製造齒模教具的使用，並進行其流程製作，以得到最佳參

數組合，提供相關業者、學術界參考。

關鍵詞：3D列印、齒模教具、樹脂

3D 列印製造齒模教具

之研究

陳忠輝、董書豪

第三十卷第三期

80

1研究背景與動機

3D印刷技術近年來逐漸受到矚目，也

開始應用到許多產業，如航太、生醫、工

藝、行銷等等都少不了它，如今更榜列

2014年具有策略性的十大技術趨勢行列。

（李熙，2013）3D列印技術優點就在於，

直接以列印方式製造產品，並且可少量客

製化生產，能脫離大型工廠大量開模製造

之流程。

這幾年 3D列印技術大多是用在如製

造、或建築業較多，而隨著時代及技術的

進步，3D列印技術使用的範圍更是廣泛在

醫療生技、教學模具、文創產業等，如圖 1

所示。

3D列印製造日趨成熟，《經濟學人》

更在 2013年 3月指出，目前正在進入第三

次工業革命—「製造數位化」，3D列印就

像是用影印機複製一樣，具備方便又快速

的特性，當然 3D列印除了在工業上使用

外，近年來也有許多的報導指出 3D列印目

前可以重製各種器官，3D列印有別於傳統

工業複製，其高度的客製化特性，如果利

用在醫學院的教學模具上使用時，目前 3D

列印的各種材質應用，常見的技術，多半

都是以塑膠、石膏，或金屬等為原料（劉

翰謙，2013）。

隨著 3D列印的進步，推昇 3D列印的

軟體使用，現在已有許多使用 3D列印在醫

學上治療病人的案例，當未來 3D列印普及

後，醫院使用 3D列印軟體將會日趨頻繁，

學生與老師及醫生都必須對 3D列印的軟體

圖 1.3D列印比例資料來源：2011 Wohlers Report

Consumerproducts/electronics

20.6％

Iendustrial/businessmachines12.9％

Aerospace9.9％

Motor vehides17.9％

Other4.5％Architectural and GIS

4.0％

Govemment/military6.3％

Academic institutions7.9％

Medical/dental15.9％

81

印　刷　科　技

有一定的了解及熟悉，其中逆向工程有三

個主要的應用目標：（1）擬真模型的顯示、

（2）快速原型製作、（3）產品再設計（盧

定乾，2013）。

因此本研究使用 3D列印的軟體，製造

醫學模具，改變列印厚度與使用不同的樹

脂原料作為實驗變數，並且以 3D列印的方

式產生實驗樣本，並記錄其製作流程及效

率，於樣本列印完成後，進行品質測試與

分析，歸納出最適之實驗組合，以了解其

未來發展與效用。

2研究目的

本研究就以實驗方式探究目前 3D列印

常使用的原料製作醫學教學模具，並比較

每個原料的製程與效果，藉由實驗找出不

同厚度及材料之最適材料與製造組合，以

提供個人製作或是模具製造商作為參考的

資料，本研究目的如下：

一、不同原料及厚度對 3D列印成品品質特

性的影響。

二、找出最適之 3D列印參數組合。

三、提供製作醫療教具之產業界製作參考

數據。

3研究重要性

目前的模具來源還是以傳統工業製造

和材料較多，當以大量生產方式的傳統工

業模式來製造這些教學模具時，會因為傳

統製造工業的特性使得教具模型無法客製

化，生產成本過高，需大量生產，原料及

材質無法跟人體器官相接近等缺點，無疑

的對學生的學習是一個阻礙。

而 3D列印可應用在許多地方，此研究

有鑑於醫學相關科系，時時有許多的器官

模具教材，用來幫助學生理解人體器官，

以目前的 3D列印技術其特性，製造更適合

醫學系學生上課所使用的教具，進而了解

3D列印技術如何應用在醫學教材的使用

上，使醫學系師生能有更適合的教學模具

或模型，幫助學生學習，以及探討 3D列印

技術的各種應用，了解 3D列印技術製造醫

學模具，能突破諸多傳統製造的瓶頸。

4研究架構

本研究架構如圖 2。

5研究問題

依據研究動機與目的所擬定之研究問

題如下：

一、使用不同原料及不同列印厚度對 3D列

印成品品質之影響？

二、最適之 3D列印的原料及機器設定之參

數組合為何？


82

三、製作醫療教具之產業界製作參考數據

為何？

6研究假設

Ho：在同一原稿、同一量測儀器、同

一 3D列印製程中，以不同噴印厚度

（0.016mmi、0.032mm），及不同樹脂材料

（材料 1、材料 2、材料 3）印製齒模教學道

具，其 3D列印後在印刷品質特性（密度、

拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲

強度）等特性無顯著差異。

Ha：在同一原稿、同一量測儀器、同

一 3D列印製程中，以不同噴印厚度

（16mmi、32mm），及不同樹脂材料（材料

1、材料 2、材料 3）印製齒模教學道具，

其 3D列印後在印刷品質特性（密度、拉伸

強度、拉伸模量、斷裂伸長率、彎曲強度）

等特性有顯著差異。

詳細樹脂材料配方如 8研究方法策略

之五所示。

7研究範圍與限制

一、研究範圍

本研究主要是在 3D製程中，採用 2種

噴印厚度，以及 3種樹脂原料之方式製作

齒模教具，並對密度、拉伸強度、拉伸模

量、斷裂伸長率、彎曲強度等品質特性做

檢測分析。

二、研究限制

本研究將來之結果是在以下前提條件

下成立：

（一）實驗製程在同一機器、同一溫度

研究背景與動機

尋找 3D 列印教學齒模適性

文獻探討

擬定實驗變數

3D 列印實驗樣條及齒模

分析數據與結果

實驗設計

成品檢測

結論與建議

圖 2.研究架構

83


環境下，以穩定、常規的狀態進行，因此

假定實驗品質不會受到印刷製程、印刷機

結構，以及人員專業知識、技術、經驗和

工作態度之影響。

（二）實驗現場溫濕度控制，以生產作

業的無塵室溫控為標準。

（三）實驗完成後測試的方法與條件是

一致的。

（四）製程生產過程中，其餘材料使用

與調配方式是不變的。

8研究方法策略

本研究使用實驗法，探討以不同材

質，以及不同列印厚度設定，使用 3D列印

的方式製造教學上常見的牙齒模型，比較

各實驗組合製作過程及成品間的效果差異。

本研究旨在探討在 3D列印製程中，採

用 2種噴印厚度以及 3種樹脂材料之方式

製作齒模教具，並對密度、拉伸強度、拉

伸模量、斷裂伸長率以及彎曲強度等品質

特性做檢測分析。以下說明研究架構（圖

3）及步驟。

先使用三次元量測醫學課程上，常使

用的人體結構模具，並與運用逆向工程結

合，先把要製作的模具在電腦使用 3D列印

軟體 Cubify Sculp設計打樣，再將完成的

3D CAD轉成 STL檔，然後再用 Slicing軟

體計算，將 STL檔轉換成 2D剖面加工程

式，傳入 3D列印機進行列印，並紀錄其製

造過程，再找出最適製作參數。

一、實驗設計方法

本研究採用實驗研究法（True

3D 印刷控制變項

噴印速度硬化參數

工作環境溫度工作環境濕度

獨立變項 ( 自變項 )

噴印厚度樹脂材料

0.016mm0.032mm

材料 1(X)材料 2(B)材料 3(C)

依變項

密度拉伸強度拉伸模量

斷裂伸長率彎曲強度

圖 3.研究架構圖


84

Experimental Method），探討在 3D列印製

程中，採用 2種噴印厚度，以及 3項樹脂

材料之方式製作齒模教具，並對密度、拉

伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率，以及彎

曲強度等品質特性做檢測分析，以了解 3D

列印模型之實用性以及耐候程度。

二、研究變項

（一）自變項（Independent Variable）

1.兩種噴印厚度。

2.三種樹脂材料。

（二）依變項（Dependent Variable）

1.密度。

2.拉伸強度。

3.拉伸模量。

4.斷裂伸長率。

5.彎曲強度。

（三）控制變項（Controlled Variable）

1.噴印速度。

2.硬化參數。

3.工作環境溫度。

4.工作環境濕度。

三、印刷實驗條件設定

（一）印刷機房的環境設定

1.溫度：25±2℃。

2.相對濕度：75±5% RH。

3.地點：馬路科技列印室。

圖 4.實驗用測試料條模型

圖 5.原石膏齒模

圖 6.模型取得之 STL資料

（二）3D列印機基本設定

1.機型：ProJet HD3510（3D Modeling

列印機）

2.電源輸入：100-127VAC，50/60Hz

3.檔案格式：STL或 SLC

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四、列印模型設計

先進行檢測用料條列印，以相同的 6

個實驗組合列印 6個測試料條，料條長度

為 8公分、寬 2公分之長條狀料條（圖 4）；

實驗測試後再逕行實體牙齒模型之列印，

原石膏之牙齒模型（圖 5），經立體掃描後

製作取得 STL資料（圖 6），做為齒模 3D

列印之立體模型檔。

五、樹脂材料

本研究使用三項樹脂配方做為列印之

材料，樹脂主要由兩種成分組成，分別為

聚氨酯丙烯酸酯低聚物（Urethane acrylate

oligomers），以及雙酚A乙氧基雙丙烯酸酯

樹脂（Ethoxylated bisphenol A diacrylate），

其三項樹脂之主要配方如表 1.所示：

六、實驗設備

（一）3D列印機（如下圖 7）

Projet HD 3510為全新的 ProJet®3500

系列，能夠列印出高精確度、耐用與細節

特徵明顯的列印

品，成型件可無

限制的符合設計

意圖。卓越的細節、高生產力、良好的功

能性、超高的經濟性，所列印的塑膠件品

質度高且耐用性強，尤其適合工程和機械

設計的應用，本研究使用此設備進行齒模

教具進行列印成型。

七、實驗測量儀器

（一）拉伸強度、伸長率、斷裂伸長率、

彎曲強度試驗機（如下圖 8）

此試驗機主要採用伺服電機作為動力

表 1.樹脂材料配方

項目材料配方比例代號

1 聚氨酯丙烯酸酯低聚物（Urethane acrylate oligomers） 20-40% X

2聚氨酯丙烯酸酯低聚物（Urethane acrylate oligomers）雙酚 A 乙氧基雙丙烯酸酯樹脂（Ethoxylated bisphenol A diacrylate）

10-20%20-40%

B

3聚氨酯丙烯酸酯低聚物（Urethane acrylate oligomers）雙酚 A 乙氧基雙丙烯酸酯樹脂（Ethoxylated bisphenol A diacrylate）

20-40%13-35%

C

圖 7.ProJet HD3510

圖 8.、伸長率、斷裂伸長率、彎曲強度試驗機


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源，絲杠、絲母作為執行部件，實現試驗

機移動橫樑的速度控制。在傳動控制上，

目前主要有兩種形式，同步帶和減速機，

其設備規格如表 2。

（二）熱變形溫度儀（如圖 9）

此試驗機用於測試塑膠試片加荷重

（三點加荷重下的彎曲應力）的變形溫度

（變形溫度的測定）以及針柱穿陷時的溫

度，詳細規格如表 3。

八、基本軟體設備

1. AutoCAD for Windows

2. Netfabb for Windows

九、基本樣本量測

本實驗將從設定的不同列印厚度以及

不同樹脂原料，共 6種組合各列印 3模（共

18模）輸出檢測之料條，在具有穩定水準

的成品中，進行樣本量測（如表 4所示）；

使用檢測儀器測量樣本之品質特性（密

度、拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率以

及彎曲強度），並將測得之數據於統計軟體

中記錄儲存，計算出各測試結果之平均

數，並進行比較分析。

表 3.熱變形溫度測試儀規格

項目內容

試件 3 組。

變形顯示數位千分表。

溫度範圍常溫～ 300℃。

溫度精度 ±0.5℃。

升溫速度 2±0.2℃ / min or 50±5℃ / hr。圖 9.熱變形溫度儀

表 2.拉伸強度、伸長率、斷裂伸長率、彎曲強度試驗機規格

項目內容

適用材料各種金屬、非金屬、複合材料、醫藥、食品、木材、銅材、鋁材、塑料型材、電線電纜、紙張、薄膜、橡膠、紡織。

試驗速度 0.001mm/min-1000mm/min。

測試精度達到 0.2%。

力值精度達到 0.5%。

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十、材料量測方式

本研究量測方法依據美國材料與試驗

協會（American Society for Testing and

Materials; ASTM）之國際標準方法之ASTM

D4164，以及 D638,D648試驗方法進行實

驗，量測並且記錄數據進行分析，其測試

方法參照美國材料與試驗協會手冊整理如

表 5所示。

本實驗因無法以齒模直接進行量測，

故依照實驗不同列印厚度與樹脂材料之組

表 4.實驗樣本數量表

列印厚度樹脂原料（代號）

列印樣本數

品質檢測樣本數

平均後樣本數

組合 1 0.016mm 材料 1（X） 3 3 1

組合 2 0.016mm 材料 2（B） 3 3 1

組合 3 0.016mm 材料 3（C） 3 3 1

組合 4 0.032mm 材料 1（X） 3 3 1

組合 5 0.032mm 材料 2（B） 3 3 1

組合 6 0.032mm 材料 3（C） 3 3 1

表 5.檢測方法內容介紹

方法項目內容

ASTM D4164：成型催化和催化載體的機械壓實後堆集密度的試驗方法（Formed Catalyst and Catalyst Carrier Mechanically Tapped Packing Density Apparatus）

範圍此測試方法包括形成催化和催化載體的機械密度的測定。

目的測量催化顆粒被定義為擠出物、球狀或直徑為0.8 ～ 4.8 mm（1/32 至 3/16-in.）之粒料。

意義和用途用於測量形成的顆粒的機械填充密度。

ASTM D638：塑膠材料拉伸特性的試驗方法（Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics）

範圍極限強度、破壞應變及模數，塑膠的機械性質會在混合某些添加物時有很大的改變，其中的一些性質為強度，延展性與韌性。

目的同樣的對於許多材料，皆需要應變計來量測正確的應變、塑膠的應力。

意義和用途

塑膠材料拉伸到某一程度所需力的大小，即在規定的試驗溫度，濕度，和拉伸速度下對樣品施加拉伸力，測定其抗拉強度，而其拉伸長度百分比即為伸長率。


88

合，列印出 6種測試料條（圖 10），每一

料條長度為 8公分、寬 2公分之長條狀，

以利於各式檢測使用。

十一、資料分析方法

本研究對列印之樣本進行測試，所測

得之數據進行紀錄，計算出各測試結果之

平均數，彙整後進行分析與探討，針對個

實驗組合，找出最適的列印厚度與樹脂原

料組合。

9研究結果與討論

本研究於影響 3D列印製造過程的許多

因素中，藉由改變列印厚度及樹脂原料，

並控制製程參數，透過實驗的方式，得到

實驗結果。對其所產生成品品質變異，加

以討論分析，藉由實驗找出最適厚度與原

料組合，以提供個人製作或是模具製造商

作為參考的資料。

綜合歸納出本研究主要目的如下：

本研究目的如下：

一、不同原料及厚度對 3D列印成品品

質特性的影響。

二、找出最適之 3D列印參數組合。

三、提供製作醫療教具之產業界製作

參考數據。

將 3D列印（圖 11），經過紫外線固化

（圖 12、圖 13）後之檢測用料條（圖

圖 11.3D列印設備

圖 12.紫外線照射固化之一

圖 13.紫外線照射固化之二

圖 10.實驗列印之檢測料條

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10），進行測試（圖 14∼ 19）分類整理，

並且經過量測所測得知數據整理並且彙

整、計算平均數，以求得密度、拉伸強

度、拉伸模量、斷裂伸長率以及彎曲強度

之樣本平均數值（表 6∼ 11）。

一、密度量測結果

二、拉伸強度量測結果

表 6.密度量測結果

實驗組合

密度量測數據

樣本 1 樣本 2 樣本 3平均數值

（樣本 1+ 樣本 2+ 樣本 3）/3

組合 1 0.016mm 材料1（X） 1.12 1.11 1.13 1.12 g/cm3

組合 2 0.016mm 材料2（B） 1.09 1.10 1.11 1.10 g/cm3

組合 3 0.016mm 材料3（C） 1.10 1.09 1.11 1.10 g/cm3

組合 4 0.032mm 材料1（X） 1.04 1.05 1.03 1.04 g/cm3

組合 5 0.032mm 材料2（B） 1.00 1.01 1.03 1.02 g/cm3

組合 6 0.032mm 材料3（C） 1.02 1.02 1.02 1.02 g/cm3

表 7.拉伸強度量測結果

實驗組合

拉伸強度量測數據


（樣本 1+ 樣本 2+ 樣本 3）/3

組合 1 0.016mm 材料1（X） 52.5 53 53 53 MPa

組合 2 0.016mm 材料2（B） 37.2 37.8 37.8 37.6 MPa

組合 3 0.016mm 材料3（C） 45.5 45.2 4.53 45.3 MPa

組合 4 0.032mm 材料1（X） 49.1 49 49 49 MPa

組合 5 0.032mm 材料2（B） 35.0 35.3 35.2 35.2 MPa

組合 6 0.032mm 材料3（C） 42.3 42.4 42.4 42.4 MPa


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三、拉伸模量量測結果

四、斷裂伸長率量測結果

五、彎曲強度量測結果表 10.彎曲強度量測結果

實驗組合彎曲強度量測數據

樣本 1 樣本 2 樣本 3 （樣本 1+ 樣本 2+ 樣本 3）/3

組合 1 0.016mm 材料1（X） 72.5 73.5 73.0 73 MPa

組合 2 0.016mm 材料2（B） 47.2 47.5 47.2 47.3 MPa

組合 3 0.016mm 材料3（C） 51.2 52 52.8 52 MPa

組合 4 0.032mm 材料1（X） 65.2 66 64.8 65 MPa

組合 5 0.032mm 材料2（B） 44.5 44.2 44.6 44.5 MPa

組合 6 0.032mm 材料3（C） 49.2 48.8 49.0 49 MPa

表 9.斷裂伸長率量測結果

實驗組合

斷裂伸長率量測數據


（樣本 1+ 樣本 2+ 樣本 3）/3

組合 1 0.016mm 材料1（X） 9.0 9.5 9.2 9.2 %

組合 2 0.016mm 材料2（B） 21.0 21.2 21.2 21.3 %

組合 3 0.016mm 材料3（C） 7.32 7.33 7.36 7.34%

組合 4 0.032mm 材料1（X） 8.2 8.25 8.33 8.3 %

組合 5 0.032mm 材料2（B） 19.65 19.7 19.7 19.7 %

組合 6 0.032mm 材料3（C） 6.88 6.82 6.80 6.83 %

表 8.拉伸模量量測結果

實驗組合

拉伸模量量測數據


（樣本 1+ 樣本 2+ 樣本 3）/3

組合 1 0.016mm 材料1（X） 2212 2215 2209 2212 MPa

組合 2 0.016mm 材料2（B） 1651 1655 1654 1653 MPa

組合 3 0.016mm 材料3（C） 1520 1522 1523 1522 MPa

組合 4 0.032mm 材料1（X） 2160 2170 2165 2168 MPa

組合 5 0.032mm 材料2（B） 1594 1593 1594 1594 MPa

組合 6 0.032mm 材料3（C） 1465 1462 1462 1463 MPa

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六、熱變形溫度量測結果

量測方法使用美國國際標準（ASTM ;

American Society for Testing and Materials）

之 ASTM D4164，以及 ASTM D638、

ASTM D648，進行實驗量測並且記錄數據

進行分析。

本節分別以0.016mm、0.032mm厚度，

以及材料種類兩部分別探討密度、拉伸強

度、拉伸模量、斷裂伸長率以及彎曲強度

之數值，並且分析討論出最適教具，並且

針對三種樹脂材料找最適實驗組合，6種實

驗組合噴印模型如圖 14∼ 19。

1.列印厚度 0.016mm與樹脂材料 1之

實驗組合齒模列印成品（圖 14）。

2.列印厚度 0.016mm與樹脂材料 2之

實驗組合齒模列印成品（圖 15）。

3.列印厚度 0.016mm，與樹脂材料 3

之實驗組合齒模列印成品（圖 16）。


表 11.熱變形溫度量測結果

實驗組合

熱變形溫度量測數據


（樣本 1+ 樣本 2+ 樣本 3）/3

組合 1 0.016mm 材料1（X） 87.2 87.8 88.2 88℃

組合 2 0.016mm 材料2（B） 56.5 57.2 57.3 57℃

組合 3 0.016mm 材料3（C） 56.2 55.8 56.0 56℃

組合 4 0.032mm 材料1（X） 87.2 88.6 88.2 88℃

組合 5 0.032mm 材料2（B） 56.9 56.8 57.2 57℃

組合 6 0.032mm 材料3（C） 56.3 55.2 55.8 56℃

圖 14.實驗組合 1之齒模列印成品


92




93







分別以 0.032mm以及 0.016mm兩種噴

印厚度，進行各品質特性之探討，其結果

與數據分析如表 12、表 13：

一、使用0.032mm噴印之品質檢測結果。

二、使用0.016mm噴印之品質檢測結果。

三、3D列印品質特性結果

以三種材料（材料 1-X、材料 2-B、材

料 3-C），使用 ASTM D4164、ASTM D638

以及 ASTM D648分析之密度、拉伸強度、

拉伸模量、斷裂伸長率，以及彎曲強度




94

表 13.檢測結果之二檢測項目檢測方法材料 1（X）材料 2（B）材料 3（C）

密度@80℃（liquid）

ASTM D4164 1.12 g/cm3 1.10 g/cm3 1.10 g/cm3

拉伸強度 ASTM D638 53 MPa 37.6 MPa 45.3 MPa

Tensile Modulus拉伸模量

ASTM D638 2212 MPa 1653 MPa 1522 MPa

斷裂伸長率 ASTM D638 9.2 % 21.3 % 7.34%

彎曲強度 ASTM D638 73 MPa 47.3 MPa 52 MPa

熱變形溫度@ 0.45 MPa

ASTM D648 88℃ 57℃ 56℃

表 14.材料 1（X）使用 0.032mm厚度列印之實驗結果

實驗項度實驗結果

密度 1.04 g/cm3

拉伸強度 49 MPa

拉伸模量 2168 MPa

斷裂伸長率 8.3 %

彎曲強度 65 MPa

熱變形溫度 88℃

表 15.材料 1（X）使用 0.016mm厚度列印之實驗結果


密度 1.12 g/cm3

拉伸強度 53 MPa



彎曲強度 73 MPa


表 12.檢測結果之一檢測項目檢測方法材料 1（X）材料 2（B）材料 3（C）

密度 @80℃（liquid）

ASTM D4164 1.04 g/cm3 1.02 g/cm3 1.02 g/cm3

拉伸強度 ASTM D638 49 MPa 35.2 MPa 42.4 MPa


ASTM D638 2168 MPa 1594 MPa 1463 MPa

斷裂伸長率 ASTM D638 8.3 % 19.7 % 6.83 %

彎曲強度 ASTM D638 65 MPa 44.5 MPa 49 MPa

熱變形溫度@0.45MPa

ASTM D648 88℃ 57℃ 56℃

95


等，個別進行探討：

（一）材料 1（X）

使用 0.032mm噴印厚度列印之實驗結

果如表 14：


果如表 15：

（二）材料 2（B）


果如表 16：


果如表 17：

（三）材料 3（C）


果如表 18：


果如表 19：

三、結果匯整

本研究數據彙整如表 20。

10結論與建議

本研究總共分析：密度、拉伸強度、

表 16.材料 2（B）使用 0.032mm厚度列印之實驗結果


密度 1.02 g/cm3

拉伸強度 35.2 MPa



彎曲強度 44.5 MPa


表 17.材料 2（B）使用 0.016mm厚度列印之實驗結果


密度 1.10 g/cm3




彎曲強度 47.3 MPa


表 18.材料 3（C）使用 0.032mm厚度列印之實驗結果


密度 1.02 g/cm3




彎曲強度 49 MPa


表 19.材料 3（C）使用 0.016mm厚度列印之實驗結果


密度 1.10 g/cm3



斷裂伸長率 7.34%

彎曲強度 52 MPa



96

拉伸模量、斷裂伸長率，以及彎曲強度

等，分別探討其列印結果，與尋找最佳列

印厚度與樹脂材料之參數組合。

一、結論

以不同噴印厚度與不同樹脂材料進行

3D列印後，進行相關品質特性實驗，經由

分析討論可得：

（一）在密度方面顯示，列印厚度

0.016mm 較 0.032mm表現為佳，且列印厚

度 0.016mm與材料一表現最佳。

（二）在拉伸強度方面顯示，列印厚度

0.16mm較 0.032mm表現為佳，且列印厚度

0.016mm與材料一最佳。

（三）在拉伸模量分析中，列印厚度

0.16mm 較 0.032mm 佳，且列印厚度

0.016mm與材料二較佳，其次是材料一。

（四）在斷裂伸長率分析中，列印厚度

0.16mm較 0.032mm佳，且材料二較佳其次

是材料一。

（五）在彎曲強度分析中，以 0.16mm

列印厚度所列印較 0.032mm佳，且材料較

佳，其次是材料一。

（六）以熱變形溫度分析中，以

0.016mm所列印與以 0.032mm所列印之熱

變形溫度相當，並無差異。使用材料一所

能熱變形之溫度較高，而材料三之熱變行

溫度最低。

表 20.研究數據彙整

檢測項目檢測方法噴印厚度材料 1（X）材料 2（B）材料 3（C）

密度@80℃（liquid）

ASTM D4164

0.032mm 1.04 g/cm3 1.02 g/cm3 1.02 g/cm3

0.016mm 1.12 g/cm3 1.10 g/cm3 1.10 g/cm3

拉伸強度ASTMD638

0.032mm 49 MPa 35.2 MPa 42.4 MPa

0.016mm 53 MPa 37.6 MPa 45.3 MPa


ASTMD638

0.032mm 2168 MPa 1594 MPa 1463 MPa

0.016mm 2212 MPa 1653 MPa 1522 MPa

斷裂伸長率ASTMD638

0.032mm 8.3 % 19.7 % 6.83 %

0.016mm 9.2 % 21.3 % 7.34%

彎曲強度ASTMD638

0.032mm 65 MPa 44.5 MPa 49 MPa

0.016mm 73 MPa 47.3 MPa 52 MPa

熱變形溫度@ 0.45 MPa

ASTMD648

0.032mm 88℃ 57℃ 56℃

0.016mm 88℃ 57℃ 56℃

97


3D列印的最大益處為，它的製作是使

用堆疊的方式進行，如果持續的使用此一

方式，原料成本將可以簡單的讓業者預

測，並且可以利用電腦程式控制原料的浪

費，此一特點如果是用在製造醫學器官模

具上，可說是非常的適合，而因原料多樣

化的特性，便可作出和真實器官或器材相

同觸感的成品，而且也減少大體的使用量

壓力。

其二，它允許在常規技術無法實現的

形狀的創作，也就是說，只要想列印出什

麼形狀就可以列印出來。

客製化方便的特色，將可以方便量產

規格化的產品，以更快又更節省的方式來

製作個人所需的產品。就醫學教育上的牙

醫系來說，牙醫可以針對病人量身訂製牙

冠，成為一門新的課題；物理治療系的學

生可以為運動員雙腳訂製的鞋或護具，讓

他可以有最適合自己的運動鞋，然後避免

不必要的運動傷害。3D列印似乎可以是用

在醫學教學上一個好工具。

這將會如何改變醫學教具製造產業，

其最顯而易見的是，它會改變客製化醫學

教具產業，對於需要醫學教育的學校來

說，在當地找廠商 3D列印，甚至是自己

3D列印，可能比找國外供應商來得快又便

宜。不必仰賴國外空運，也不必使用進口

的醫學教學產品，這就是 3D列印用在醫學

教育最讓人興奮的一點，或許就是它能降

低製造產業的進入門檻。

醫學教育者可以先用 3D列印製作樣

品，看看想法行不行得通；接著多照幾個

看學生反應如何，並依照學習需求的所別

修改，如果情況非常順利，就可以放大製

造規模。

二、建議

（一）對醫學教育使用者之建議

本研究是以齒模教具使用 3D列印製

作，以不同之列印厚度、樹脂料組合印

製。結果顯示，以噴印厚度較低之列印印

製效果為佳，若要追求高品質的印製效

果，可在列印時使用較細緻之列印厚度或

解析度控制。而相信 3D列印在未來，除了

醫學教學模具發展外 ,更可投入更多心力於

臨床醫學使用。

（二）原料製造者之建議

本實驗之進行，對於要求每批樹脂材

料皆穩定，且控制誤差值在極少的狀態下

進行，原料樹脂保存是為核心，且保存不

當之列印原料容易造成沉澱諸情形。

基於上述各種狀況，建議原料製造者

能實地控管每一批原料之品質，並且確切

告之消費者使用年限與注意事項，例如不

能將原料置於不通風，或者是過熱之地

方，以防因保存不當，而減少原料壽命。

（三）對建議後續研究之建議

3D列印機器種類，以及原料種類多，


98

不同廠家、不同型號的設備與原料成份皆

有不同，本研究使用單一廠商所生產同一

型號之設備與原料，後續研究者可嘗試以

不同之 3D列印機或以其他原料進行研究。

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陳忠輝／世新大學圖文傳播暨數位出版學

系專任副教授

董書豪／世新大學圖文傳播暨數位出版學

系研究生

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