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作者:楊政城複合式積層製造技術及設備

積層製造近年來已在全世界創造許多話題，本文先就金屬積層製造方法做一簡單介紹，之後說明積層製造的缺點以及為何複合式積層製造是解決這些問題的一個有效方法，最後簡短介紹目前工研院在複合式積層製造所做的初步成果。

作者:黃以宜粉末靜電技術於工業製造之應用

目前應用在生產製造可直接生產零組件之積層製造技術，大多以粉體為積層原料，並以平面粉床或複合噴頭的供粉方式最為成熟，其成形品質與結構複雜度雖可達到很好的水準，但受本身積層原理的限制，不僅製造時間長，而且產品重新加工之困難度高。本研究擬提出一個不同以往之鋪粉技術，利用習知之靜電原理，透過靜電庫倫力讓工件附以粉末，經過重覆之鋪粉燒結過程，發展一個不受工件外型限制之創新積層製造方法，經實驗證實，此法相當具有可行性。

作者:張敏雄積層製造產品之機械強度及檢測標準簡介

積層製造技術早在1982年萌芽於美國，至今已有30幾年之發展歷史，這期間新材料、新製程、新設備推陳出新不斷地被開發出來，由最初的低強度塑膠模型快速打樣，發展至今日直接製造成型高強度高硬度之金屬或陶瓷之功能元件，發展可謂一日千里，積層製造產品之種類及產值皆大幅提昇。唯針對積層製造之國際通用標準，卻甚為稀少，所幸國際標準組織(ISO)與美國材料試驗協會（ASTM）已簽署合作協議，制定共同認可之標準。本文擬就已出版之ISO及ASTM標準，針對積層製造產品之機械強度及檢測標準進行探討。

作者:吳慶財、吳承柏、郭信宏積層製造汽車底盤副車架之試作

副車架為連接汽車前懸吊系統與動力系統之重要次系統，容易受引擎轉速、路面顛簸等外部激振影響造成應力與疲勞破壞，本研究以一體式的鑄造鋁件代替原來的鋼製鈑件，並進行結構的形貌優化分析，獲得鋁合金副車架之完整設計並由積層製造技術快速獲得一體化之鋁合金副車架試作件。

研究結果顯示：由17件冷軋鋼鈑沖壓成型的鈑件焊接而成鋼製副車架整體重量為23.3 kg，一體化之鋁合金副車架創新模型重量18.5 kg，相較於原始鋼製副車架，減重20.6 %，且結構剛性與原始設計相同，運用積層製造直接列印副車架鑄造用模穴，鑄造模穴表面平整度佳（1 mm以內）、砂模鎖點尺寸精度良好（±2 mm），CAD圖檔到砂模產出只需1~2天，單件砂模（尺寸800 mmx600 mmx200 mm）約7.5萬元。對於初期產品開發試作可節省量產模具費用、縮短模具修改時間與模具製作時間並加速產品之研發速度，促進產品創新高值化。

作者:黃偉欽、林得耀、林敬智、莊傳勝雷射金屬積層製造技術之材料特性探討

積層製造（AM，Additive Manufacturing）是近年備受看好的重要工業技術，原因在於積層製造技術不再只是停留早期被稱為快速原型（RP，Rapid Prototyping）的概念，快速原型技術空有形體而不具備實際的強度，而雷射金屬積層製造技術所製作的成品，無論是精度、緻密度已可媲美一般金屬鑄材的特性，甚至強度更勝一籌，突破過去僅作為原型展示用途的侷限，可直接作為功能性之零組件。美國材料試驗學會ASTM （American Society for Testing and Materials） 2009年除了正名為積層製造技術，以和傳統快速原型技術區別之外，近年來更成立技術委員會訂定其相關標準。台灣一般業者尚未具備相關設計與製造經驗，本文主要介紹雷射金屬積層製造適用的各種金屬材料，以及其對應的材料特性，希望藉此協助業者能對利用此技術成型的金屬製品有進一步的認識，並利用其技術創造更多高值化產品。

作者:王登彥、林央正熔融沉積成型積層製造技術演進

熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling, FDM）技術，乃是將ABS （Acrylonitrile Butadiene Styrene）塑膠或PLA （Polylactic Acid）生物可分解玉米材質等條狀膠條，經加熱熔化通過微細孔徑熱擠壓頭，擠壓沉積成型在列印底板上，透過切層軟體控制，層層堆積成3D物件。在3D列印技術中，FDM的機械結構最簡單，設計也最容易，製造成本、維護成本和材料成本也最低，因此也是桌上型3D印表機中使用得最多的技術。為提升國內積層製造技術研發能力，本文將從FDM設備，FDM噴印頭結構，FDM列印環境控制等專利內容來逐一介紹FDM關鍵技術，使國內廠商對於FDM技術有更多的認識，開發出具有市場競爭力的產品，避免侵犯他國專利，以提高國內FDM設備自主力，強化國內廠商在國際的競爭力。

作者:邱慶龍雷射複合與先進製造的重要性

數位先進製造已經成為國際工業國家主要的產業議題，除了巨量資料與高速聯網技術以外，雷射先進製程是其中一項重要推動因素。國際製造業在產業政策支持下，各國研究單位已經開始著手研發先進的雷射製程技術，結合傳統製程與更先進的積層製造，開創一個嶄新的複合式加工製造技術。台灣的製造業正面臨多種問題壓迫，雷射先進製造技術以其高智能、高效能、高度複合化的特性正可以帶動台灣製造業再改變，推動產業再成長。

作者:楊政城、李敏豪曲面積層自動化量測技術

本文介紹利用光纖雷射燒結金屬粉末進行積層製造的品質控制方法，使用高速雷射輪廓儀，量測在圓棒工件上進行燒結後的輪廓高度，透過整合分度盤的光學尺編碼器數值，將座標與工件表面輪廓大量的掃瞄點資訊儲存於資料庫中，並將表面輪廓資料進行3D逆向建模，此輪廓資訊回饋給切層軟體，讓程式可以更精準控制雷射焦距完成曲面加工。本文將此雷射掃瞄進行積層品質控制的整個流程、方法及成果做一介紹。

作者:葉錦清雷射在積層製造的應用與商機分析

美國材料試驗協會（American Society for Testing and Materials, ASTM）綜合研究學者將積層製造（3D列印）分成七大類型技術，而這七大類型技術中，有四種技術是以雷射光為製造的核心。從產值來看，雷射相關的製程設備占3D列印整體產值約60%。雷射不僅可做傳統的減法製造而且可以做加法製造，在材料的使用性而言，可以用在塑膠、金屬、陶瓷的3D列印。由於雷射光的特性，直接製造金屬模具或者是金屬零組件變成可行，不僅擴大了3D列印的應用範圍，也強化了3D列印的應用深度。美國太空總署（National Aeronautics and Space Administration, NASA）與通用電氣（General Electric, GE）都使用雷射3D列印製程，生產航太用關鍵零組件；甚至是複雜的異形水路模具也是使用雷射3D列印製程來達成。

作者:陳泰宏、賴豊文、林央正微型電漿射束複合加工之積層製造技術

3D積層製造（additive manufacturing）之熔融沉積成型（fused deposition modeling, FDM），乃是將ABS （acrylonitrile butadiene styrene）塑膠或PLA （polylactic acid）生物可分解玉米材質等條狀膠條，經加熱熔化通過微細孔徑熱擠壓頭，擠壓沉積成型在列印底板上，透過切層軟體控制，層層堆積成3D物件。3D積層製造FDM積層厚度皆>100 μm，產品成型產生明顯層狀條紋，需要經二次加工後處理，難以應用於中/高階工業用積層設備之產品。本研究開發微型電漿射束以進行複合式加工技術，進行即時修補加減機制，以提升3D積層製造FDM產品精度。微型電漿射束利用電漿產生之活性粒子破壞薄膜表面之有機基團，使其產生反應形成CO、CO2及H2O而揮發至環境中，造成高分子鏈分解，形成蝕刻的效果，本研究以應用實驗設計法探討微型電漿射束其製程參數對於ABS塑膠蝕刻效應之影響情形。

作者:王登彥、林央正、賴豊文、李昌周靜電紡絲之積層製造技術

本文介紹將電紡絲技術應用於積層製造技術上，可將高分子材料列印至更微小圖案化線寬，利用有限元素分析法對不同的電紡噴頭尺寸、工作距離與收集板大小，進行電場模擬分析，模擬結果顯示，改變針徑對於針底到收集板之間的電場影響程度最大，針徑越小，電場強度越大。當針徑上升時，電場最大值的位置會往收集板方向移動，而改變針長則不會影響電場最大值位置。若改變收集板大小，對於針底至收集板之間的電場並沒有明顯影響，其原因為針底到收集板間工作距離甚短（約3 mm），使得針底電場不會受到收集板外側之金屬影響，本研究依據電紡噴頭電場模擬結果，固定靜電噴頭尺寸，將探討操作電壓、流量、收集板移動速度等因素對產物線寬的影響，並進行網格狀圖案化電紡積層製造列印。

作者:莊傳勝、黃偉欽、蔡宗汶、劉松河直接能量沉積（DED）技術現況與發展趨勢

積層製造（additive manufacturing, AM）或稱為3D列印，在全球競爭中具特殊戰略地位，先進國家極力投入發展，用以改善現行製造環境與強化國際競爭優勢，在美國總統歐巴馬的力推下，是產生風潮的關鍵；2009年美國材料試驗學會（American Society for Testing and Materials, ASTM）正名為積層製造，近年來成立技術委員會訂定其相關標準。本文針對積層製造之直接能量沉積技術（directed energy deposition, DED），又可稱雷射金屬沉積技術（laser metal deposition, LMD）或雷射熔覆技術（laser cladding），進行現況與發展趨勢介紹，讓台灣產業同步掌握國際脈動，積極投入研發資源，推動產業創新應用與佈局關鍵技術，將有助於提升台灣的先進製造能力，扭轉台灣製造業困境。

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