4 結果與討論
4.2 超音波輔助玻璃熱壓成形
4.2.4 Fresnel 結構熱壓成形
Fresnel 結構模仁則為使用電鑄翻模法所製作。鎳鈷合金(Ni-Co alloy)為一種新發展的塑膠射出 模具材料，比起傳統鎳金屬塑膠射出模具有更高的硬度、耐熱性和耐磨性等優點；在微結構模仁
31
32 第二段放大
器
下模座 下模仁
玻璃試片
升溫 開始熱壓 開啟超音波
振動 結束熱壓 脫模並降溫
取出成品 上模仁
圖 4.27 超音波輔助玻璃熱壓成形實驗流程
圖 4.28 超音波輔助玻璃熱壓成形實驗之歷程
圖 4.29 平面模仁
33
表 4.5 超音波輔助平面熱壓成形參數
實驗編號 施加超音波 下模溫度（℃） 上模溫度（℃）
P1 無 420 427
P2 有 420 428
P3 有 420 427
P4 無 425 432
P5 有 425 432
P6 有 425 433
P7 有 425 432
P8 無 430 435
P9 有 430 434
P10 有 430 434
圖 4.30 超音波輔助平面熱壓成形之荷重-位移關係
圖 4.31 V 溝結構模仁尺寸設計
34
圖 4.32 V 溝結構模仁成品
圖 4.33 V 溝結構模仁量測結果
表 4.6 V 溝結構熱壓成形實驗參數與量測結果
編號 超音波施加時
機 壓縮量 壓縮速率 量測深度 填充深度增加率
上模 435℃、下模 405℃
V1-ultra 1.2mm-1.5mm 1.5mm 0.5mm/min 50.6um
22.8％
V1 無 1.5mm 0.5mm/min 41.2um 上模 435℃、下模 405℃
V2-ultra 1.75mm-2mm 2mm 0.5mm/min 106.7um
42.1％
V2 無 2mm 0.5mm/min 75.1um 上模 435℃、下模 405℃
V3-ultra 2mm-2.25mm 2.5mm 0.5mm/min 144.4um
62.2％
V3 無 2.5mm 0.5mm/min 89.6um 量測工具：2D 光學量測 校正精度：±1μm 最小 R 角：0.0395mm
角度：89.9300 度 深度：0.2494mm 開口：0.532mm
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圖 4.34 V 溝結構熱壓成品 V1-ultra 及 V1
圖 4.35 V 溝結構熱壓成品 V2-ultra 及 V2
圖 4.36 V 溝結構熱壓成品 V3-ultra 及 V3
V1-ultra V1
V2-ultra
V3-ultra
V2
V3
36
圖 4.37 V1-ultra 輪廓量測
圖 4.38 V1 輪廓量測
37
圖 4.39 V2-ultra 輪廓量測
圖 4.40 V2 輪廓量測
38
圖 4.41 V3-ultra 輪廓量測
圖 4.42 V3 輪廓量測
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表 4.7 圓孔陣列結構模具之設計尺寸
模具編號 陣列 孔徑（mm） 間隔（mm） 深度（mm）
Array1 5×5 0.8 1.5 0.5
Array2 5×5 0.8 1 0.5
圖 4.43 圓孔陣列結構模具
圖 4.44 Array1 圓孔量測
圖 4.45 Array2 圓孔量測
Array1 Array2
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表 4.8 透鏡陣列熱壓成形實驗參數
實驗編號 施加超音波 模具 上模溫度(℃) 下模溫度(℃)
A1 無 Array1 425 420
A1-ultra 有 Array1 425 420
A2 無 Array2 422 420
A2-ultra 有 Array2 421 420
圖 4.46 透鏡陣列成品
圖 4.47 雷射結構量測儀器 表 4.9 雷射位移感測器規格 型號 LK-H020
量測範圍 ±3mm
雷射尺寸 φ25μm 線性精度 ±0.02% FS 重複精度 0.02μm 最高取樣頻率 392k Hz
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圖 4.48 透鏡陣列輪廓量測
圖 4.49 透鏡陣列輪廓量測 表 4.10 透鏡陣列之高度
1 2 3
俯視圖 側視圖
實驗編號 1 2 3
A1 高度(mm) 0.032 0.024 0.024
A1-ultra
高度(mm) 0.055 0.027 0.029
高度增加率(％) 71.88 12.5 20.83
A2 高度(mm) 0.028 0.021 0.028
A2-ultra 高度(mm) 0.027 0.023 0.023 高度增加率(％) -3.57 9.52 -17.86
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表 4.11 側邊中央直徑量測結果
側邊中間寬度量測
h h
2
實驗編號 A1 A1-ultra A2 A2-ultra 寬度(mm) 8.30 8.51 8.08 8.24
圖 4.50 Fresnel 結構模仁尺寸設計
圖 4.51 鎳鈷電鑄之母模
圖 4.52 鎳鈷電鑄模仁
側邊中央直徑量測
43
表 4.12 Fresnel 模仁齒高設計與量測值
第一齒 第二齒 第三齒 第四齒
設計值 28 42 56 70
電鑄母模(um) 27.868 43.35 58.623 68.969 Fresnel 結構模仁(um) 26.543 35.802 51.455 65.802
圖 4.53 電鑄母模量測結果(1)
44
圖 4.54 電鑄母模量測結果(2)
圖 4.55 Fresnel 結構模仁量測結果(1)
45
圖 4.56 Fresnel 結構模仁量測結果(2)
圖 4.57 Fresnel 結構模仁量測結果(3)
46
表 4.13 鎳鈷合金耐熱實驗結果
測試前 測試後
加熱 溫度
400℃
450℃
460℃
470℃
480℃
表 4.14 Fresnel 結構熱壓成形參數
編號 上模溫度(℃) 下模溫度(℃) 位移(mm) 超音波振動區間(mm)
F1-ultra 435 415 1.5 1.25 ~ 1.5
F1 435 415 1.5 None
F2-ultra 430 398 1.5 1.25 ~ 1.5
F2 430 398 1.5 None
F3-ultra 430 398 2 1.75 ~ 2
F3 430 398 2 None
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圖 4.58 Fresnel 溝結構熱壓成品 F1-ultra 及 F1
圖 4.59 Fresnel 溝結構熱壓成品 F2-ultra 及 F2
圖 4.60 Fresnel 溝結構熱壓成品 F3-ultra 及 F3
F1-ultra
F2-ultra
F3-ultra
F1
F2
F3
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圖 4.61 齒高量測結果(1)
圖 4.62 齒高量測結果(2)
圖 4.63 齒高量測結果(3)
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4.3.1 Fresnel結構太陽能集光器之設計
用於太陽能集光系統之集光元件最主要的目標為(1)在太陽能電池上聚集最大的能量，以及(2)