隨著機械加工成品的要求提高，傳統鑄造加工受限於技術瓶頸，?多研究開始投入到金屬積層製造中，其中DED加工技術即是目前較普遍的一種，然而DED加工技術擁有相當大量的製程參數，且加工過程涉及到複雜的固力與熱流現象，所以為了取得DED加工過程的溫度場，本研究利用數值模擬軟體ANSYS Fluent建立三維暫態的兩軌兩層DED加工數值模型，模型所使用的材料為Inconel 718並使用動網格方法中的鋪層法(Layering)來模擬金屬沉積物堆疊之情況，透過與實驗驗證，證明模型在預估金屬沉積物幾何外型及加工溫度場有一定的準確性。 研究結果顯示隨著雷射?率越大或雷射掃描速率越小，金屬沉積的範圍及沉積物高度將越大；在微結構方面，G/R值視為判定微結構型態的固化參數，由結果顯示當雷射?率較小時，單一金屬沉積物內部之G/R值差異越小，因此結構較一致；透過優化分析可得當光斑半徑為1 5 mm、重疊率為26 2%且雷射?率為1000 W、雷射掃描速率為6 mm/s具有較佳的加工效率及較高且穩定的G/R值；在製程的改善方面，基板預熱有助於增加金屬沉積物的幾何尺寸，但是隨著預熱溫度越高，金屬沉積物內部G/R值將大幅下降，容易生成等軸晶；另外，縮短加工停滯時間及使用多向掃描加工，將有助於提升加工的效率，且對於金屬沉積物內部之微結構並無明顯的影響；而逐層調降雷射?率則能有效改善多層加工的成品微結構。
A Numerical Study on the Effects of Processing Parameters and Microstructure for Multi-Track and Multi-Layer Scanning of Directed Energy Deposition Using Inconel 718 Superalloy
昱穎, 黃. (Author). 2020
學生論文: Doctoral Thesis