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系統識別號 U0026-1507202016593500
論文名稱(中文) 三維列印與物聯網整合運用之研究
論文名稱(英文) Research on Integrated Application of 3D Printing and Internet of Things
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生(中文) 王敬智
研究生(英文) Jing-Zhi Wang
學號 P46071254
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 71頁
口試委員 指導教授-賴維祥
口試委員-楊憲東
口試委員-許毅然
中文關鍵字 積層製造  雲端資料庫  Firebase  切層  G-code  物聯網 
英文關鍵字 3D Printing  Cloud database  3D slice  Internet of Things  Firebase 
學科別分類
中文摘要 三維列印技術共分為七大製程,其中又以材料擠製成型(Material Extrusion,ME)製程較受大眾歡迎,透過加熱線材到熔融狀態後擠出至平台上,待材料降溫回固體型態後成形,重複進行加熱、擠出、冷卻三個步驟,層層堆疊形成三維模型,列印前須先將三維模型進行切層與噴頭路徑規劃並生成G-code,再讓機台讀取G-code列印,且列印過程可能堆疊失敗,因此每隔一段時間需要檢查一次,致使列印人員不可中離太久,本研究利用雲端物聯網技術,使其可透過遠端設備傳檔、切層、生成G-code列印,並隨時監控機台,必要時亦可直接操作機台,達到整體自動化為目標。
本研究使用Firebase實時資料庫存作為雲端運算的中心,利用C#視窗程式、手機APP存取Firebase資料庫,若收到三維檔案與列印指示,則使用自行研發之切層軟體生成G-code後對機台下達列印指令,並反向回傳機台列印狀況給使用者。本研究主要貢獻在採用Firebase實時資料庫解決了整個遠端傳檔監控列印資料傳輸完整性、即時性等最大的問題。
英文摘要 Before 3D printing, the 3D model must be sliced and nozzle should have a path planning. Generate G-code and then the machine can read the G-code to print, and then extrude it onto the platform after heating the wire to the molten state, after the material cools down After the solid shape is formed, the layers are stacked to form a three-dimensional model, but the printing process may fail, so it needs to be checked every once in a while. As a result, printers cannot leave for too long. This study uses cloud IoT technology, and it can do file transfer, layer cutting, G-code printing through remote devices, and monitor the machine at any time. It can also be directly operated when we necessary.

The machine aims to achieve overall automation. The focus of this research is divided into two parts. The first part is to develop slicing software that could automation. The second part is data transmission and machine control. It uses Firebase’s real-time data inventory as the center of cloud computing, C# window program and mobile APP access. If the Firebase’s database receives 3D files and print instructions, it will use the self-developed slice software to generate G-code and issue print commands to the machine, and then return the machine print status to the user.
論文目次 中文摘要 i
EXTENDED ABSTRACT ii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xiii
第1章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3研究方法與步驟 3
第2章 文獻回顧及探討 5
2-1 積層製造技術介紹 5
2-1-1 材料擠製成型(Material Extrusion,ME) 6
2-1-2 黏著劑噴印成型(Binder Jetting,BJ) 7
2-2三維列印切層軟體相關介紹 8
2-2-1材料擠製成型切層 8
2-2-2 黏著劑噴印成型切層 10
2-3 物聯網相關介紹 11
2-4 文獻回顧 14
第3章 切層軟體設計 17
3-1 STL載入 17
3-2 切層 20
3-3 內部填充 24
3-3-1常見圖形內部判別方法 24
3-3-2掃描線算填充法 25
3-3-3 填充樣式 26
3-4 支撐 28
3-4-1 懸垂角度 29
3-4-2 支撐模型生成 29
3-5 G-code生成 33
3-6 完整切層流程 35
第4章 遠端傳輸列印與機台控制 36
4-1 通訊傳輸協定 36
4-2 傳輸架構 39
4-2-1 主從式架構 39
4-2-2 何謂雲端運算? 40
4-3 伺服器架設 42
4-3-1 實時資料庫(Real-time Database) 43
4-3-2 Firebase 44
4-4 連線軟體設計 44
4-4-1 Hybrid App 45
4-4-2 C#應用程式架構 45
4-4-3 手機APP監控 48
4-5機台簡介 51
4-5-1 機台硬體 51
4-5-2 機台韌體 52
第5章 研究結果與討論 55
5-1 切層軟體展示 55
5-1-1 黏著劑噴印成型模式 59
5-1-2 材料擠製成型模式 62
5-2 遠端傳輸監控列印連線架構 63
5-3 物聯網概念運用於三維列印結論 66
第6章 結論與未來展望 67
6-1 結論 67
6-2 未來展望 68
參考文獻 69
參考文獻 [1]Materialsnet. Available: https://www.materialsnet.com.tw
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[28]由專利來看3D列印的技術. Available: http://www.naipo.com/
[29]ISO. Available: https://www.iso.org
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