杜風 89 期 國際交流 |
Prof. Wing Kam Liu專題演講
電輔組
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3月17日邀請的講者是任職於美國西北大學機械系,在計算力學的領域享譽盛名的Prof. Wing Kam Liu,演講題目為「Coupling Manufacturing, Mechanics, and Materials, Design in Additive Manufacturing Application」,主要內容是跟學生們分享他的團隊在積層製造(additive manufacturing),也就是時下很夯的3D列印技術應用。
積層製造被人稱為第三次的工業革命,傳統上通常在製造過程中將塊材削製成形;而積層製造(additive manufacturing),則是將粉狀、片狀或液體堆疊成形,此技術可望在生物(biological)、零組件維修(component repairing)、複雜幾何(complex geometries)、結構(structural)與原型設計(prototyping)等處發揮功用。
在seminar的一開始就提到,基本上研究的進程是由先了解材料的機械性質(Mechanics),藉由了解了材料的特性,以及背後影響材料特性的機制後,進一步到材料設計,因應各種應用的需求不同,設計出適合的材料(Material Design),最後也就是今天的講題 — 材料的製程(Manufacturing),利用調整製程的各種變數,製造出想要的材料。目前Prof. Wing Kam Liu的研究主要聚焦在金屬沉積。積層製造使用金屬的粉末,並配合雷射,控制金屬沉積在空間中的各個點上,進一步還可分為SLS(selective laser sintering)、LENS(laser engineered net shaping process)等等技術。選用不同種類的金屬粉末與列印過程都會使成品有不同的性質,此技術可望製造出各式性質迥異的材料。此外,Prof. Wing Kam Liu的團隊發展了自己的程式碼(in-house code)來處理3D列印時的熱分析,並以非線性的有限元素方法以及移動邊界條件成功地模擬出了噴嘴在積層過程中的熱傳播情形,進而得到了比商用軟體高的溫度解析度與更短的運算時間。
最後Prof. Wing Kam Liu提到,多數商業化的公司仍然不斷的使用試誤法(trial and error)使產品符合設計端的要求,但其中產生的巨大數據無法妥善被利用。若能建立公開的資料庫---供產界與學界使用,直接利用模擬的方式來省去這些time consuming的事情,相信可以更多元化的整合及加速3D列印的應用與技術發展。
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