TWI642536B

TWI642536B - 進行粉床熔融成型製程的方法

Info

Publication number: TWI642536B
Application number: TW106137430A
Authority: TW
Inventors: 羅裕龍; 陳紅章; 黃敏皓
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-12-01
Also published as: TW201917004A

Abstract

本發明提供一種進行粉床熔融成型製程的方法。此方法包含進行粉床模擬操作、射線追蹤模擬操作及熱傳模擬操作。考慮到粉體的粒徑分佈以及粉層深度對應的雷射光吸收度，以獲得合適的雷射設定參數及粉床設定參數，用以進行粉床熔融成型製程。

Description

進行粉床熔融成型製程的方法

本發明是關於一種進行粉床熔融成型製程的方法，特別是關於一種判斷最佳製程參數以進行粉床熔融成型製程的方法。

積層製造(Additive Manufacturing，AM)，即俗稱的3D列印，係建立數位化電腦模型檔案後，藉由加熱金屬粉末或塑膠材料，使其呈熔融可塑狀態，再透過一層層堆疊以製得工件的技術。粉床熔融成型製程(Powder Bed Fusion Process)係常見的積層製造技術之一，粉床熔融成型製程可例如為選擇性雷射熔融(Selective Laser Melting，SLM)製程及選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering，SLS)製程。選擇性雷射熔融製程係將粉末狀的材料鋪在基材上，並利用高能量的雷射照射在欲成型的位置上，以使材料熔融聚合。選擇性雷射燒結製程亦是利用雷射照射粉末材料後，使材料燒結黏著而聚積成塊，接著再鋪上另一層粉末，並重複製程，直至產品成型。

粉床熔融成型製程包含相當多且複雜的物理現象，舉例而言，雷射在粉床中的散射及吸收行為、熱傳導現象、粉體的熔融及熔池的形成及固化等。因此，粉床熔融成型製程的製程參數對於所製得之產品有很大的影響，而其製程參數可大略分成四類：雷射參數(例如：雷射功率及雷射光束半徑)、掃描參數(例如：掃描速度、掃描圖案及掃描空間)、粉體參數(例如：粒徑分佈及粉體材料)以及溫度參數(例如：粉床溫度及預熱溫度)。然而，習知粉床熔融成型製程之進行粉床熔融成型製程的方法係利用嘗試錯誤法(trial-and-error)的方式進行，此判斷方法的效率不佳，且每一組製程參數皆須個別進行判斷。

對於粉床熔融成型製程之製程參數的判斷較佳係利用模擬操作，以決定合適的製程參數。雖然習知已有許多模擬操作被提出，但此些模擬操作仍具有許多模擬上的假設，致使其對於製程參數的判斷存在些許缺陷。舉例而言，習知模擬方法忽略了製程時雷射係會穿透至粉床之特定深度，且會在粉體之間有多次的反射。再者，習知模擬方法亦有忽略粉體的粒徑分佈對於雷射與粉床之間的作用所造成的影響。因此，模擬操作若未全盤考慮製程中的所有細節，則無法對粉床熔融成型製程的較佳製程參數進行準確的判斷。

有鑑於此，亟須提供一種進行粉床熔融成型製程的方法，其係利用模擬操作獲得較佳的製程參數，且藉由在模擬時考慮粉體的粒徑分佈以及雷射在粉床中的吸收度，以增加模擬操作的準確性。

本發明之一態樣是提供一種進行粉床熔融成型製程的方法，其係藉由進行粉床模擬操作、射線追蹤模擬操作及熱傳模擬操作，以獲得雷射源及粉床的設定參數，進而用以進行粉床熔融成型製程。

根據本發明之一態樣，提供一種進行粉床熔融成型製程的方法。首先，提供粉床於粉體容器內。粉床係包含基材及在基材上的粉層，粉層包含複數個粉體。接著，獲得關於粉床的一組粉床參數資料，並使用此組粉床參數資料，來進行粉床模擬操作。粉床參數資料包含粉體粒徑分佈數值、粉層厚度數值、粉體容器尺寸數值以及粉床材料性質。前述粉床模擬操作可獲得粉層之堆積密度數值、粉體之複數個座標值以及粉層之熱傳導係數值。

方法更包含獲得關於一雷射源之一組第一雷射參數資料以及一組第二雷射參數資料，並根據此組第一雷射參數資料獲得粉體之一第一折射率及該基材之一第二折射率。前述第一雷射參數資料包含雷射光波長、雷射光束半徑及雷射光入射角，而第二雷射參數資料包含雷射功率、雷射光束半徑、雷射光入射角及雷射掃描速率。然後，使用上述粉體的座標值、第一折射率、第二折射率及雷射源的第一雷射參數資料，來進行射線追蹤模擬操作，以獲得粉層之光吸收度資料。吸收度資料為粉層之厚度對雷射源之平均光吸收度。

接著，方法更包含使用光吸收度資料、堆積密度數值、熱傳導係數值、第二雷射參數資料及粉床材料性質，來進行熱傳模擬操作，以獲得基材、粉層及熔池的溫度分佈，其中熔池包含粉層中溫度高於粉層之熔點的第一區域及/或基材中溫度高於基材之熔點的第二區域。當熔池包含第二區域時，進行參數設定步驟，以設定此組第一雷射參數資料及此組第二雷射參數資料為雷射設定參數及/或設定此組粉床參數資料為粉床設定參數。然而，當熔池不包括第二區域時，進行參數調整步驟，以重新調整此組第一雷射參數資料、此組第二雷射參數資料及此組粉床參數資料其中至少一者，直到所獲得之熔池包括基材之第二區域為止。然後，進行製程設定步驟，以設定雷射設定參數至雷射源及/或根據粉床設定參數來調整粉床，以使用此雷射源來對此粉床進行粉床熔融成型製程。

根據本發明之一實施例，上述熱傳模擬操作更包含獲得關於熔池之一組熔池資料，其中熔池資料包含熔池之維度資料、熔池最高溫度以及熔池之界面寬度，界面寬度為第一區域與第二區域之交界處的寬度。

根據本發明之一實施例，在進行製程設定步驟之前，上述進行粉床熔融成型製程的方法更包含比較熔池最高溫度與粉體之汽化沸點。當熔池最高溫度係小於汽化沸點時，進行參數設定步驟。然而，當熔池最高溫度大於汽化沸點時，進行參數調整步驟，直到所獲得之熔池最高溫度小於汽化沸點為止。

根據本發明之一實施例，在進行製程設定步驟之前，上述進行粉床熔融成型製程的方法更包含計算熔池之界面寬度與熔池之長度的比值。當比值大於門檻值時，進行參數設定步驟。然而，當比值小於門檻值時，進行參數調整步驟，直到所獲得之比值大於門檻值為止。

根據本發明之一實施例，上述門檻值係使用演算法來計算，其中演算法的參數係根據熔池所獲得之角度。

根據本發明之一實施例，上述參數調整步驟包含調整第一雷射參數資料及第二雷射參數資料，但不調整粉床參數資料。

根據本發明之一實施例，上述參數調整步驟包含調整粉床參數資料，但不調整第一雷射參數資料及第二雷射參數資料。

根據本發明之一實施例，上述粉床熔融成型製程為選擇性雷射燒結製程或選擇性雷射熔化製程。

根據本發明之一實施例，上述射線追蹤模擬操作為蒙地卡羅射線追蹤模擬法。

根據本發明之一實施例，上述熱傳模擬操作為有限元素熱傳模擬操作。

應用本發明之進行粉床熔融成型製程的方法，考慮到粉體的粒徑分佈對於雷射能量穿透粉層深度的影響，以藉由粉層之雷射光吸收度資料，獲得合適的雷射設定參數及粉床設定參數，用以進行粉床熔融成型製程。

100‧‧‧裝置

110‧‧‧粉床

112‧‧‧粉層

114‧‧‧基材

120‧‧‧粉床容器

130‧‧‧雷射源

132‧‧‧雷射光

200‧‧‧方法

210‧‧‧步驟

220‧‧‧步驟

230‧‧‧步驟

240‧‧‧步驟

250‧‧‧步驟

260‧‧‧步驟

270‧‧‧步驟

275‧‧‧步驟

280‧‧‧步驟

285‧‧‧步驟

290‧‧‧步驟

295‧‧‧步驟

412‧‧‧粉層

414‧‧‧基材

416‧‧‧熔池

416a‧‧‧第一區域

416b‧‧‧第二區域

L‧‧‧長度

D‧‧‧界面寬度

φ‧‧‧角度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]係繪示根據本發明一實施例之粉床熔融成型製程之裝置的剖面示意圖。

[圖2A]及[圖2B]係繪示根據本發明一實施例之粉床熔融成型製程之進行粉床熔融成型製程的方法的流程圖。

[圖3]係繪示根據本發明之一實施例的吸收度曲線圖。

[圖4A]及[圖4B]係繪示根據本發明一實施例之熱傳模擬操作所獲得之基材、粉層及熔池的溫度分佈示意圖。

[圖4C]係繪示沿著圖4A之A-A線的剖面示意圖。

[圖5]係繪示根據本發明之一實施例的熱傳模擬操作組合。

[圖6]係繪示根據本發明之一實施例的熱傳模擬操作組合的結果。

承上所述，本發明提供一種進行粉床熔融成型製程的方法，其係藉由進行粉床模擬操作、射線追蹤模擬操作及熱傳模擬操作，以獲得雷射源及粉床的設定參數，進而用以進行粉床熔融成型製程。

請參閱圖1，其係繪示根據本發明一實施例之粉床熔融成型製程之裝置100的剖面示意圖。裝置100包含粉床110、粉床容器120及雷射源130。粉床110包含基材114 及在基材114上的粉層112，其中粉層112包含複數個粉體。粉床熔融成型製程係利用雷射源130提供雷射光132至粉床110，並藉由控制特定參數，使粉體軟化成型後獲得所要的產品外型。在一實施例中，粉床熔融成型製程為選擇性雷射燒結製程(Selective Laser Sintering，SLS)或選擇性雷射熔化製程(Selective Laser Melting，SLM)。

請參閱圖2A及圖2B，其係繪示根據本發明一實施例之進行粉床熔融成型製程的方法200的流程圖。首先，進行步驟210，提供粉床於粉床容器內。在一實施例中，粉床的材料包含金屬及/或高分子。在一實施例中，基材之材料與粉層之材料可為相同或不同。在一具體例中，粉床材料可為鈦合金、鈷鉻合金、不鏽鋼、鋁、陶瓷及熱塑性聚合物。

接著，進行步驟220，根據步驟210的粉床，獲得關於此粉床的一組粉床參數資料。在一實施例中，粉床參數資料至少包含粉體粒徑分佈數值、粉層厚度數值、粉體的容器尺寸數值(即容器的長、寬及高)以及粉床材料性質。在一實施例中，粉床材料性質係包含粉床材料之熔點、沸點、熱傳導係數、比熱及密度。由於粉床中除了粉層及基材之外，也會有空氣存在，且由於製程中會有粉床的相變化發生，故粉床之材料性質係必須考慮前述因素後而獲得。

接著，方法200繼續進行步驟230，使用上述粉床參數資料，來進行粉床模擬操作，以獲得粉層之堆積密度(packing density)數值、粉體之座標值以及粉層之熱傳導係數(thermal conductivity)值。在一實施例中，步驟230係使用粉體粒徑分佈數值、粉層厚度數值、粉體的容器尺寸數值進行粉床模擬操作。在一實施例中，粉床模擬操作係利用矩陣實驗室(Matrix Laboratory，MATLAB)的數學軟體進行。MATLAB係用於演算法開發、資料視覺化、資料分析及數值計算的高階技術計算語言和互動式環境。

在一實施例中，粉床模擬操作係根據隨機落球模型(sequential addition model)來進行，隨機落球模型係模擬粉體連續地以垂直於粉床表面的方向落下並達到穩定狀態，其中穩定狀態包含當此粉體到達容器底部、當粉體位於容器壁及其他二個先沉積的粉體之間、當粉體位於二個容器壁及一個先沉積的粉體之間以及當粉體與其他三個先沉積的粉體之間，且其他三個粉體所形成之三角形面積等於目標粉體與其中任二個先沉積的粉體所形成之三個三角形面積的總和。須理解的是，利用隨機落球模型模擬粉層的沉積係假設沉積過程為緩慢的製程，換言之，每一個粉體係自容器的頂部逐一落下，且每一個粉體係在前一個粉體達到前述穩定狀態後才開始落下。再者，此模擬係當粉層厚度等於容器高度時才停止。

藉由前述粉床模擬操作可獲得每一個粉體的體積，並根據下式(1)計算粉層的堆積密度(p)。

在式(1)中，V_i係表示每一個粉體的體積，且V_c係表示容器的體積。

然後，根據下式(2)計算粉層的熱傳導係數值(λ_e)。

在式(2)中，λ_s係表示粉層主體材料的熱傳導係數，p係表示堆積密度，n係表示平均配位數(即每一個粉體周圍的粉體數目之平均值)，而x係表示接觸尺寸比(contact size ratio)，其中接觸尺寸比係粉體接觸點的端點距離相對於粉體半徑的比值。

然後，方法200繼續進行步驟240，獲得關於雷射源之一組第一雷射參數資料以及一組第二雷射參數資料。在一實施例中，第一雷射參數資料包含雷射光波長、雷射光束半徑及雷射光入射角，而第二雷射參數資料包含雷射功率、雷射光束半徑、雷射光入射角及雷射掃描速率。接著，進行步驟250，根據步驟240之第一雷射參數資料提供之雷射光波長以獲得粉體之折射率及基材之折射率。

接著，方法200繼續進行步驟260，使用在步驟230所獲得之粉體之座標值、步驟240獲得之第一雷射參數資料、步驟250獲得之粉體之折射率以及基材之折射率，來進行射線追蹤模擬操作，以獲得粉層之光吸收度資料。光吸收度資料為粉層之厚度對雷射源之平均雷射光吸收度。在一實施例中，射線追蹤模擬操作係利用Zemax的光學設計軟體來進行。Zemax係用於光學系統設計，可模擬射線通過光學元件的傳播。在一實施例中，射線追蹤模擬操作為蒙地卡羅射線追蹤模擬法(Monte Carlo Ray Tracing Simulation)。在一實施例中，其雷射能量密度(q)可以下式(3)表示。

在式(3)中，P係表示雷射功率，r₀係表示雷射光半徑，而r係表示粉床表面至雷射光束中心的徑向距離。當雷射光束以特定速度v掃描粉床表面，並進行時間長度t時，式(3)以(x,y)座標的形式表示為下式(4)。

由於每一次單一光束與粉體的接觸都會使入射光束分成吸收光束及散射光束。在吸收的機制中，雷射能量係被粉體及基材所吸收。換言之，上式(4)中的能量僅有部分沿著粉層及基材的深度被吸收，因此，射線散射模擬的能量密度應表示為下式(5)。

在式(5)中，dA/dz係表示沿著粉層深度的光吸收度。

在一實施例中，光吸收度資料係以光吸收度曲線圖表示，如圖3所示，其係繪示本發明之一實施例的吸收度曲線圖。請同時參閱圖1及圖3，圖3係根據粉層在複數個不同位置之每一個次層的雷射光吸收度平均值所獲得，其中z=0μm係表示基材114之頂表面，而z=50μm係表示粉層之頂表面，換言之，此實施例之粉層厚度為50μm。每一個次層的雷射光吸收度係定義為每一個次層所吸收的雷射光能量與雷射光總能量的比值。雖然雷射光之入射方向係由粉層之頂表面入射，但由圖3可看出在z=50μm的吸收度係低於在z=37μm的吸收度。此結果係由於在z=50μm的位置所吸收的能量僅來自於雷射光源所發射的能量，然而，在稍低於粉層之頂表面的位置(例如z=37μm)所吸收的能量係包含雷射光源所發射的能量及在粉床中其他粉體所反射的能量。

再者，圖3顯示在接近基材之表面(z=0μm)時的吸收度有顯著的增加，其係因為本實施例之粉層的堆積密度僅為0.55，故雷射光源所發射的能量可能直接被基材所吸收，且基材亦會吸收到來自於其他粉體所反射的能量。對於粉床熔融成型製程而言，在基材區域具有高吸收度係有助於確保在基材及粉層之間有足夠的能量，以熔化粉層及基材。

請重新參閱圖2A，方法200繼續進行步驟270，使用光吸收度資料、粉層之堆積密度數值、粉層之熱傳導係數值、雷射源之第二雷射參數資料及粉床材料性質，來進行熱傳模擬操作，以獲得基材、粉層及熔池的溫度分佈。請參閱圖4A及圖4B，其係繪示根據本發明一實施例之熱傳模擬操作所獲得之基材、粉層及熔池的溫度分佈示意圖。熔池係指粉床中熔化的區域，請參閱圖4C，其係繪示沿著圖4A之A-A線的剖面示意圖，其中熔池416包含粉層412中溫度高於粉層熔點的第一區域416a及/或基材414中溫度高於基材熔點的第二區域416b。

在一實施例中，熱傳模擬操作為有限元素熱傳模擬操作。在一實施例中，熱傳模擬操作係利用COSMOL Multiphysics及MATLAB進行。COMSOL Multiphysics是一種用於多物理場模擬的軟體，其係利用高性能計算及多場雙向耦合分析，以進行高精確度的數值模擬。在一實施例中，三維的熱傳導製程具有下式(6)的關係式。

在式(6)中，ρ係表示材料密度，c係表示材料比熱，T係表示溫度，t係表示作用時間，k係表示熱傳導係數。

然後，請同時參閱圖2B及圖4C，方法200繼續進行步驟275，由步驟270所獲得之溫度分佈，判斷熔池416是否包含第二區域416b。當熔池416包含第二區域416b時，如自步驟275中以「是」的箭頭所指示，可選擇性進行後續的步驟280及/或步驟285(如下說明)，或直接進行步驟290的參數設定步驟，設定步驟240所獲得之第一雷射參數資料及第二雷射參數資料為雷射設定參數及/或設定步驟220所獲得之粉床參數資料為粉床設定參數。若熔池416不包含第二區域416b，表示熔池416僅包含第一區域416a，則如自步驟275中以「否」的箭頭所指示，重新進行步驟210及步驟240之至少一者，即進行參數調整步驟，以重新調整粉床參數資料、第一雷射參數資料及第二雷射參數資料其中至少一者，直到所獲得之熔池416包括第二區域416b為止。

在一實施例中，熱傳模擬操作可選擇性地獲得關於熔池的一組熔池資料，其中熔池資料係包含熔池之維度資料、熔池最高溫度以及熔池之界面寬度，如圖4C所示，界面寬度D為第一區域416a與第二區域416b之交界處的寬度。在步驟275之後，可選擇性地進行步驟280，判斷熔池最高溫度是否小於粉體之汽化沸點。當熔池最高溫度小於粉體的汽化沸點，如自步驟280中以「是」的箭頭所指示，可選擇性地進行步驟285(如下說明)或直接進行步驟290的參數設定步驟。當熔池最高溫度大於粉體的汽化沸點，如自步驟280中以「否」的箭頭所指示，進行參數調整步驟，以重新調整粉床參數資料、第一雷射參數資料及第二雷射參數資料其中至少一者，直到所獲得之熔池最高溫度小於汽化沸點為止。在一實施例中，若熔池最高溫度大於粉體的汽化沸點，可能導致熔池之部分粉體發生汽化，且此熔池區域可能因為蒸汽反沖壓力(vapor recoil pressure)而變形，導致所獲得之產品的外型。

在步驟275及/或步驟280之後，可選擇性地進行步驟285，判斷熔池之界面寬度D(參閱圖4C)與長度L(參閱圖4B)的比值(D/L)是否大於門檻值。當熔池之界面寬度D與長度L的比值大於門檻值，如自步驟285中以「是」的箭頭所指示，進行步驟290的參數設定步驟。當熔池之界面寬度D與長度L的比值小於門檻值，如自步驟285中以「否」的箭頭所指示，進行參數調整步驟，以重新調整粉床參數資料、第一雷射參數資料及第二雷射參數資料其中至少一者，直到所獲得之熔池之界面寬度D與長度L的比值大於門檻值為止。在一實施例中，上述門檻值係以熔池416之第二區域416b所獲得的角度φ為參數來計算，換言之，上述判斷方法係如下式(7)。

在式(7)中，φ係表示熔池416之第二區域416b所形成之圓形而獲得的角度，如圖4C所示之與所夾之角度的補角。

熔池之界面寬度D與長度L的比值小於門檻值可能由於熔池與基材的界面寬度D太小，或由於熔池之深度太小(導致界面寬度小，甚至熔池不包含第二區域)，舉例而言，其原因可能為粉層之厚度太大，而雷射無法穿透至基材或可穿透的能量較小，因此，可選擇性調整粉床參數資料的粉層厚度數值或第二雷射參數資料的雷射功率。再者，雷射掃描速率增加，則熔池長度L會隨之增加，而熔池與基材的界面寬度D會隨之減少，上述熔池之界面寬度D與長度L的比值即隨之上升，故也可選擇性調整雷射掃描速率。

然後，在步驟290的參數設定步驟之後，進行步驟295，進行製程設定步驟，以設定步驟290之雷射設定參數至雷射源及/或根據粉床設定參數來調整粉床，以使用雷射源來對粉床進行粉床熔融成型製程。在一實施例中，步驟290可包含調整雷射源的第一雷射參數資料及第二雷射參數資料，但不調整粉床參數資料。在另一實施例中，步驟290可包含調整粉床的粉床參數資料，但不調整第一雷射參數資料及第二雷射參數資料。

以下利用數個實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，本發明技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

以不鏽鋼316L金屬粉末做為粉床材料，粉體粒徑分佈為d₁₀=22.94μm，d₅₀=38.52μm，d₉₀=56.88μm，且粉層厚度為40μm。使用波長為1064nm的摻釹釔鋁石榴石(Nd-YAG)雷射，最大雷射功率為500W，且雷射光束直徑為120μm。根據此條件進行上述之有限元素熱傳模擬操作，其中此模擬操作的變數為雷射功率及雷射掃描速率。如圖5所示，其係繪示本實施例所使用之雷射功率及掃描速率的組合，其中雷射功率係介於0W至400W，而掃描速率係介於0mm/s至2000mm/s。

利用模擬操作的結果判斷用以進行粉床熔融成型製程時較佳的製程參數，並繪示於圖6，其係圖5中的每一個操作組合所獲得之結果。首先，根據所獲得之溫度分佈圖判斷熔池是否包含第二區域(即基材中溫度高於基材熔點的區域)。熔池不包含第二區域時，則此組參數不適用，即在圖6中以圓形符號(○)表示者。接著，比較模擬結果之熔池最高溫度及不鏽鋼316L金屬的沸點(3300K)。若熔池最高溫度大於3300K，則此組參數亦不適用，即在圖6中以X符號表示者。然後，計算熔池之界面寬度與長度的比值，比較此比值與門檻值，即利用上述式(7)判斷，若比值小於計算的門檻值[即不符合式(7)]，則此組參數不適用，即在圖6中以三角形符號(△)表示者。

其餘在圖6中以正方形符號(□)表示者，即是同時符合熔池包含第二區域、熔池最高溫度低於3300K，且熔池界面寬度與長度的比值大於式(7)所計算之門檻值[即符合式(7)]的條件，則此組參數便是模擬結果判斷為較佳的雷射功率及雷射掃描速率的組合。

如上所述，應用本發明提供之進行粉床熔融成型製程的方法，藉由考慮粉體的粒徑分佈對於雷射能量穿透粉層深度的影響，以及粉層深度對應的雷射光吸收度，以獲得合適的雷射設定參數及粉床設定參數，用以進行粉床熔融成型製程。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種進行粉床熔融成型製程的方法，包含：提供一粉床於一粉床容器內，其中該粉床包含一基材及一粉層，該粉層包含複數個粉體，且該粉層在該基材上；獲得關於該粉床之一組粉床參數資料，其中該組粉床參數資料包含一粉體粒徑分佈數值、一粉層厚度數值、一粉體容器尺寸數值以及一粉床材料性質；使用該組粉床參數資料，來進行一粉床模擬操作，以獲得該粉層之一堆積密度數值、該些粉體之複數個座標值以及該粉層之一熱傳導係數值；獲得關於一雷射源之一組第一雷射參數資料以及一組第二雷射參數資料，其中該組第一雷射參數資料包含一雷射光波長、一雷射光束半徑及一雷射光入射角，而該組第二雷射參數資料包含一雷射功率、該雷射光束半徑、該雷射光入射角及一雷射掃描速率；根據該組第一雷射參數資料獲得該些粉體之一第一折射率及該基材之一第二折射率；使用該些粉體之該些座標值、該第一折射率、該第二折射率及該雷射源之該第一雷射參數資料，來進行一射線追蹤模擬操作，以獲得該粉層之一光吸收度資料，其中該光吸收度資料為該粉層之一厚度對該雷射源之平均光吸收度；使用該光吸收度資料、該堆積密度數值、該熱傳導係數值、該雷射源之該第二雷射參數資料及該粉床材料性質，來進行一熱傳模擬操作，以獲得該基材、該粉層及一熔池的溫度分佈，該熔池包含該粉層中溫度高於該粉層之一熔點的一第一區域及/或該基材中溫度高於該基材之一熔點的一第二區域，當該熔池包含該第二區域時，進行一參數設定步驟，以設定該組第一雷射參數資料及該組第二雷射參數資料為一雷射設定參數及/或設定該組粉床參數資料為一粉床設定參數；當該熔池不包括該第二區域時，進行一參數調整步驟，以重新調整該組第一雷射參數資料、該組第二雷射參數資料及該組粉床參數資料其中至少一者，直到所獲得之該熔池包括該基材之該第二區域為止；以及進行一製程設定步驟，以設定該雷射設定參數至該雷射源及/或根據該粉床設定參數來調整該粉床，以使用該雷射源來對該粉床進行該粉床熔融成型製程。
如申請專利範圍第1項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，其中該熱傳模擬操作更包含：獲得關於該熔池之一組熔池資料，其中該組熔池資料包含該熔池之一維度資料、一熔池最高溫度以及該熔池之一界面寬度，該界面寬度為該第一區域與該第二區域之交界處的一寬度。
如申請專利範圍第2項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，在進行該製程設定步驟之前，更包含：比較該熔池最高溫度與該些粉體之一汽化沸點，當該熔池最高溫度小於該汽化沸點時，進行該參數設定步驟；當該熔池最高溫度大於該汽化沸點時，進行該參數調整步驟，直到所獲得之該熔池最高溫度小於該汽化沸點為止。
如申請專利範圍第2項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，在進行該製程設定步驟之前，更包含：計算該熔池之該界面寬度與該熔池之一長度的一比值，當該比值大於一門檻值時，進行該參數設定步驟；當該比值小於該門檻值時，進行該參數調整步驟，直到所獲得之該比值大於該門檻值為止。
如申請專利範圍第4項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，其中該門檻值係使用一演算法來計算，該演算法之一參數係根據該熔池所獲得之一角度。
如申請專利範圍第1項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，其中該參數調整步驟包含：調整該組第一雷射參數資料及該組第二雷射參數資料，但不調整該組粉床參數資料。
如申請專利範圍第1項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，其中該參數調整步驟包含：調整該組粉床參數資料，但不調整該組第一雷射參數資料及該組第二雷射參數資料。
如申請專利範圍第1項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，其中該粉床熔融成型製程為一選擇性雷射燒結製程或一選擇性雷射熔化製程。
如申請專利範圍第1項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，其中該射線追蹤模擬操作為一蒙地卡羅射線追蹤模擬法。
如申請專利範圍第1項所述之進行粉床熔融成型製程的方法，其中該熱傳模擬操作為一有限元素熱傳模擬操作。