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作者:蔡宗汶、鍾偉權、林得耀、吳宗明、劉松河、洪基彬金屬3D列印：模擬可視化應用製程技術

積層製造的雷射粉體燒融（Selective Laser Melting, SLM）涉及雷射與粉體的交互作用、熱傳、融化、蒸發、凝固等，尤其凝固過程中液態金屬會因重力與液體內聚力的影響產生球化現象，諸多複雜的流動/成型特性將嚴重影響製作成品的品質，目前主要以試誤法來了解與改善之，然而在面對各種客製化設計、新開發材料、特殊設備模組、新穎製程時，成本過高且效率極低的試誤法已無法滿足需求。為了進一步了解成型與破壞機制，本文主要介紹工研院雷射中心發展之SLM相關預前模擬技術，藉此協助業者能對SLM相關學理機制有進一步的認識，並利用相關技術創造更多高值化產品。

作者:楊映暉、蔡國騰藍光銅製程的產業新發展趨勢

全球人工智慧與電動車市場持續高速成長（CAGR 分別達35.9% 與13.12%），帶動高導電與高導熱材料需求大幅增加，凸顯銅材加工的重要性。傳統近紅外線雷射受限於銅的低吸收率與高反射性，易造成飛濺、孔洞與熔池不穩定，而藍光雷射因對銅吸收率高，能降低反射損耗、穩定熔融區，提升焊接品質。國際大廠如Nuburu 與Laserline 推出高功率藍光雷射，透過光束整形與模組化設計，解決銅加工中光束品質、熱管理與一致性挑戰。本文針對潛在的應用範圍，如電動車驅動電機之銅扁線定子、GIS（Gas Insulated Switchgear）厚銅殼體、DBC（Direct Bonded Copper）引腳焊接、均溫板封口及銅結構件的3D列印…等介紹。

作者:沈巧婷、林昱廷金屬積層製造航太業創新應用及發展

積層製造技術以其快速原型製造、高自由度客製化設計和多元材料使用的特性，成為了製造業的一大革新。不僅實現快速原型製造，產品強度與緻密度更超過傳統鑄造元件，使成品直接應用為功能性零組件，突破過去原型展示的用途，並在車業、工業、醫療等產業廣泛應用。本文將介紹全球航太及衛星產業快速發展，更帶動知名企業與研發單位投入，積極推動金屬積層製造技術航太的發展，並取得眾多成功的應用實績。

作者:王祥賓透過雷射製程參數調控模具表面粗糙度、硬度與孔隙大小之研究與案例分享

傳統塑膠射出模具遇到結構複雜或深寬比長的模仁時，常會有不飽射、氣泡殘留等問題，但受限於逃氣孔位置過遠或無法使用等問題，因此需要使用透氣模具或滑塊來解決逃氣之問題，提升射出產品的良率。金屬粉末雷射造型複合加工技術所具有的加工柔性，可以在模具的任選位置上構造出具有稀鬆緻密度的多孔質層，孔徑範圍：0.03-0.6 mm，用於排除模內困氣，甚至用作為氣輔成型時的腔內進氣部位[1]-[5]。本案例開發之模具加入創新的SLM多孔隙製程技術，可控的孔隙度、孔洞大小與厚度，可使空氣能順利滲透，降低注射壓力、減少成型和保壓時間。現今多以加入透氣鋼來解決，但目前市售透氣鋼價格昂貴且有相當多的局限性，因此本文利用此技術開發所產生的孔洞性來應用於模具上，使氣體跑入模穴就從周圍的孔洞排出，避免真空現象發生[6]-[9]。

作者:蔡國騰、林得耀積層製造於電動車熱管理之應用

全球環保意識抬頭，各國積極推行減碳政策，加速電動車技術快速發展取代傳統內燃機車輛。電動車不同系統間的整合管理是電動車高效能的關鍵，而溫度控制對於電動車中許多重要系統有顯著的影響，如電池系統、馬達系統等，因此電動車熱管理系統是電動車影響未來發展的關鍵技術。熱管理技術常見的散熱方式有空氣冷卻、液體冷卻以及相變材料等形式。積層製造技術可製作複雜幾何結構和具內流道的設計，可增加散熱元件的接觸面積以及改變流場的特徵，達到提升熱傳效果。本文將介紹結合積層製造技術特色的熱管理元件應用設計，提供電動車熱管理系統在設計上的創新開發思維。

作者:鍾偉權、蔡宗汶、林得耀、劉松河金屬粉床式融熔虛擬製造技術

金屬積層製造中的粉床式燒熔技術(Powder Bed Fusion, PBF)正以快速成長之姿，已漸漸從打樣應用到終端零件應用，在航太、模具、醫材等高值產業中嶄露頭角。然而此技術需克服急速加熱冷卻引起之熱應力所產生的殘留應力破壞問題，殘留熱應力輕則導致成品翹曲變形無法達到設計規格要求，重則可能會引起機台機構損耗、停機導致製程停擺，浪費製程材料與時間。透過工研院雷射與積層製造科技中心研發之虛擬製造技術，製造者可在長達數天或數周的製程啟動前進行虛擬製造，預視製造結果是否有風險或成品精度會否無法達到要求，協助製造者強化設計降低製程風險。此技術已開發成一獨立軟體－ITRI AMSIM，讓使用者快速得到預測結果並改善設計，可大幅減少因搭配試誤法之真實製程所造成之材料與時間成本浪費，以提高PBF設備投資報酬率。

作者:蔡宗汶、鍾偉權、林得耀、劉松河、洪基彬金屬3D列印雷射- 材料作用機制分析

積層製造的雷射粉體燒融(Selective laser melting, SLM)涉及雷射與粉體的交互作用、熱傳、融化、蒸發、凝固等，尤其凝固過程中液態金屬會因重力與液體內聚力的影響產生球化現象，諸多複雜的流動/成型特性將嚴重影響製作成品的品質，目前主要以試誤法來了解與改善之。為了進一步了解成型與缺陷形成機制，本文主要針對工研院雷射中心發展之SLM相關預前模擬技術進行介紹，且為了準確描述雷射粉體燒熔的自由表面流體問題，工研院基於光滑粒子動力學進行相關理論建置，藉此協助業者能對SLM相關學理機制有進一步的認識，並利用相關技術創造更多高值化產品。

作者:蔡國騰、莊傳勝、李宗翰、賴怡君、林敬智、林得耀、劉松河金屬積層製造創新工業應用案例

積層製造技術是屬於一種加法製造的製程方式，可快速製造出產品原型，以提供設計者概念傳達與產品評估，近來金屬積層製造技術已日趨成熟，產品強度與緻密度已超過傳統鑄造元件，除可快速製造出具功能性測試之原型外，甚至可直接作為功能性之零組件。台灣在模具、半導體、汽機車零組件、石化等產業均具有相當程度的發展規模。近年來國內工業發展受到低價競爭，以及國際上製造重心的技術轉移，全球製造業產生大規模的版圖變化，因此台灣製造產業往高值化發展已刻不容緩。本文將說明目前金屬積層製造於工業應用案例，期望對國內工業發展的技術開發與新創應用有所助益。

作者:劉俊宏、林昱廷、沈巧婷、楊宓TPMS結構與熱交換器之積層製造應用

三重週期最小曲面（Triply Periodic Minimal Surface, TPMS）因具有高比表面積（High Surface-to-Volume Ratio）、連通性佳與可調控孔隙率，近年被視為新興熱交換器結構之選項，本文內容涵蓋三面向。首先，介紹TPMS 之數學特徵與熱管理上的優勢。其次，透過數值模擬分析不同TPMS 幾何形貌之流場分布與壓損，以作為評估系統規格與設計之依據。最後，利用雷射粉床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF）製作TPMS 原型，並探討大面積列印之製程挑戰與缺陷控制。初步測試結果顯示，結合TPMS 結構之熱交換器具備良好散熱能力及可行性，展現積層製造於高效能熱交換應用之潛力。

作者:蔡宗汶、黃偉欽、劉松河金屬3D列印於假牙之應用

積層製造（Additive Manufacturing, AM）因具有可以製造客製化外型、內部多孔結構以及適用少量多樣生產方式的三大特色，因此具有應用於醫療器材的潛力。本文的主要目的是簡要介紹牙科領域的金屬積層製造技術應用。希望可協助牙科行業熟悉金屬積層製造技術，並使其適應開發更多高價值的產品。金屬雷射積層製造技術因高度設計自由化的特性，可以快速且低成本方式進行客製化假牙製作。但金屬雷射積層製造技術屬於局部快速加熱快速冷卻的加工技術，因此會在成品中產生殘餘熱應力和變形，影響假牙貼合精度。這個問題通常使用經驗法則與試錯法進行參數設計與調整。近年來，工研院南分院致力於金屬積層製造設備與軟體的開發，以軟硬整合方式，可有效解決金屬積層製造牙材應用的殘餘應力和變形，透過技術創新提供更高品質的醫療牙科應用。

作者:李昌周、林央正、林東穎、徐新怡、駱婉珣、廖智菁、王羽淇自動化生物組織3D 列印技術

歐盟2013年化粧品實施動物試驗禁令，臺灣也在2016年立法禁止。工研院研發自動化生物組織3D列印設備應用於全皮層皮膚組織，提供精準的材料與細胞布置能力及列印環境的控制，並保持細胞之活性及克服各列印階段所存在的培養與分化問題，成功建構出自動化3D列印之皮膚組織，並完成產品功能驗證及動物實驗。未來可作為化粧品、保養品的測試材料，亦可加入幹細胞發展成燒燙傷人工皮，以3D列印大量生產。

作者:林央正、李昌周、王登彥、林東穎靜電紡絲輔助生物列印技術

本文介紹靜電紡絲技術應用於生醫領域上，可將高分子材料列印至更微小化線寬，並介紹目前開發可列印網格狀圖案或圓形圖案的靜電紡絲輔助生物列印機。藉由同軸靜電紡絲技術可列印出具有包覆性芯鞘形高分子線條。以PVA 材料在實驗設備上進行近場電紡，能夠列印出線寬落在數十至數百μm 尺度範圍，並且具有包覆功能之細微線條，可藉此研究突破傳統積層造最小線寬的限制，擴大積層製造的應用領域。

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