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作者:戴維倫、林得耀、莊傳勝、林敬智、黃光瑤、曾文鵬雷射積層製造技術與生醫應用

積層製造（Additive Manufacturing，AM）技術，又稱快速成型技術，目前主要分為快速原型（Rapid Prototyping，RP）技術與快速製造（Rapid Manufacturing，RM）為近代革命性先進製造，不同於傳統減料加工法，積層製造技術緣起於1970年代，發展至今延伸出3DP、SLA、LOM、SLS、SLM與FDM...等技術，主要用以製造符合3F原則成品，形狀（Form）與設計一致、尺寸符合公差適合度（Fit）、成品達使用功能（Function）；隨著雷射光學技術與材料科學的突破，紛紛投入雷射積層製造技術研究，因成品可直接使用應用領域廣泛，又以SLS、SLM技術為重，生醫應用上2008年首次成功將人工髖關節植入人體手術，本文將介紹雷射積層製造技術之生醫材料與生醫應用實例。

作者:莊傳勝、林得耀、戴維倫、林敬智、曾文鵬義齒先進數位化製造技術

國內義齒（假牙）製造產業，所謂的牙技所或技工所，目前多採用傳統人工模造工藝技術，需經十多道以上製程，製造過程耗工費時，且重工比例高。近年來先進國家數位化牙科的製造能力提升及義齒新材料開發，造成牙體製造技術發生重大變革，透過本文之先進數位化製造技術介紹，使義齒業者與從業人員能掌握產業脈動，透過轉型數位化製造順勢趕上世界潮流。

作者:林敬智、林得耀、莊傳勝、林士隆、陳安利、曾文鵬雷射積層製造技術於塑膠射出模具產業之應用

台灣為全球模具、金屬製造、汽機車零組件、塑膠製品、石化等產業重鎮，由於新興國家的競爭，台灣產業逐漸失去低技術門檻、低價競爭的傳統製造代工市場，以及歐美國家製造中心的移轉，全球生產鏈有顯著的變化與移轉。因此台灣製造產業往高值化發展已刻不容緩，本文將說明運用雷射積層製造技術對於塑膠射出模具產業的優勢與機會，期望對國內高值化模具的技術開發與應用有所助益。

作者:莊傳勝、林敬智、林得耀、林士隆、陳安利、曾文鵬積層製造之發展趨勢

2012年3月《經濟學人》雜誌指出，全球正邁入第三波工業革命－「數位化製造」，而最重要觸媒為積層製造亦稱為3D列印。美、歐、澳、非與亞洲等國家，紛紛以國家級研究資源投入，鎖定未來五年的關鍵發展期，迎接十年內將成為主流的先進製造技術。台灣透過發展積層製造，推動產業應用創新加值與佈局關鍵技術，將有助於強化台灣製造業之競爭力。

作者:林得耀、林敬智、莊傳勝、黃偉欽、蔡宗汶、陳安利雷射金屬積層製造產品設計

積層製造（AM，Additive Manufacturing）技術近年來受到矚目，原因在於此技術提供可快速製作出產品原型，以供設計評估與模擬，甚至直接作為功能性之零組件；此技術從早期被稱為快速原型（RP，Rapid Prototyping）轉變成快速製造（RM，Rapid Manufacturing），於2009年由ASTM （American Society for Testing and Materials：美國材料試驗協會）正名稱為積層製造（AM），並成立技術委員會訂定其相關標準；其中金屬積層製造技術更是備受矚目，近年來由於積層製造技術的發展與雷射的精進，使金屬成品已接近一般塊材之緻密度與強度，具備功能性¬而突破過去僅原型展示之用途。然而，一般業者多無相關設計與製造經驗，更不用說成為其設計時思考如何製造的一種工具，本文主要介紹其製作原理及特色外，更希望藉實際製作案例協助設計者增加相關經驗，更深一層認識並有興趣使用其技術創造高值化產品。

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:蔡宗汶、林得耀、黃偉欽、莊傳勝雷射金屬積層製造多物理耦合行為

在積層製造粉末熔融(selective laser melting, SLM）過程中，雷射與粉體的交互作用為熱傳與融化和蒸發的相變化(熔融：固→液與凝固：液→固）。且於凝固過程中熔融的液態金屬會因重力與液體內聚力的影響，開始產生球化。這種複雜的液態金屬流動與成型特性將影響凝固後分布均勻性，最後呈現在積層製造產品的品質特性。另外，雷射金屬積層製造屬於高速急熱急冷的加工過程，此過程會在材料內產生高溫度梯度(temperature gradient mechanism, TGM）引起殘留應力而衍生的成品的變形與缺陷。為了探討進一步了解成形與破壞機制，本文主要介紹雷射金屬積層製造相關模擬技術，希望藉此協助業者能對金屬積層製造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: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。

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