以計算流體力學分析直接式能量沉積及粉床燒熔之積層製程

"雷射積層製造技為近來新興之製造技術，尤其對於複雜結構之客製化產品，更能展 現其相對於傳統製造技術之優勢。本計畫將針對選擇性雷射積層製造中之直接金屬 沉積以及粉床燒熔技術，建立數值模型，以計算流體力學，配合VOF (Volume of Fluid model)的方式捕捉金屬粉末與空氣的交界面，隨時更新熔融粉末與空氣的交 界面，並將界面資訊回饋給雷射熱源，確保模擬上雷射只加熱於金屬粉末與氣體交 界面上。模擬考量了雷射作用於固態金屬粉床，在升溫之下所產生之熔化以及後續 之蒸發，以及液態金屬熔池在降溫過程中之凝固等熱傳導，對流，以及輻射機制。 另外，模型中亦考慮了熔池自由液面的表面張力，馬倫格尼力，以及蒸發所造成之 反衝壓力，用以研究表面作用力及熱傳對缺陷以及熔池成型之影響。

數值模型建立完成並驗證後，將可透過微觀以及巨觀模擬之開發，對相關雷射加工 製程進行更深入之探討，並可將透過大量模擬數據建立參數矩陣，分析參數矩陣與 燒融過程，獲得加工過程中之最佳化參數，同時預測實際加工結果，進行加工前成 本評估，藉此降低製造及研發成本，並可針對燒熔過程進行分析，從中找出缺陷成 因，提升成品良率。"