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積層製造，也稱為3D列印，是一種使用逐層方法，從粉末或線材開始製造零件的方法。過去幾年，開始應用於金屬積層製造技術。目前有三種主要的金屬積層製造方式，分別是粉床熔合（PBF），直接能量沉積（DED）以及粘合劑噴射(binder jetting)。FLOW-3D 在這三種製程中都能提供相對應的數值模擬。
在粉床熔合和直接能量沉積過程中，可以選用雷射或電子束作為熱源。在這兩種情況下，用於PBF的粉末形式的金屬以及用於DED的粉末或線材的金屬在完全熔化後，會熔合在一起並且以逐層方式形成零件。然而在粘合劑噴射中，用作粘合劑的樹脂也會同時沉積在金屬粉末上，以逐層方式形成零件。完成後再進行燒結，讓這些零件提供更好的緻密性。
FLOW-3D 的自由液面追蹤功能以及其具備多物理量模型的特色，使其能夠以高精密度模擬這些製程。以下將會討論雷射粉床製程(L-PBF)，以及包含了 DED以及binder jetting 等製程的模擬細節。
雷射沙床製程
L-PBF 製程包含了多種物理原理，例如流體流動、熱傳、表面張力、相變化以及凝固等各種可能會影響製程良率等因素。 FLOW-3D 的物理模型透過考慮粒度分布以及填充率等參數，來模擬沙床內的熔池現象，同時求解質量、動量以及能量守恆方程式等。
FLOW-3D 的附加模組 DEM與WELD 用你模擬完整的沙床融合過程。L-PBF製程，包含了沙床鋪設、粉末熔化以及凝固，隨後在先前凝固的沙床上重新鋪設新的粉末，並且再次熔解，將新的材料與前一層熔合。 FLOW-3D 能夠模擬上述製程中的每一個階段。
沙床鋪設製程
利用 FLOW-3D 的DEM模組，可以透過噴射隨機分布的顆粒以模擬沙床的鋪設過程，如下圖動畫所示。
為了讓沙床壓實，其中一種方法是在鋪設沙床時採用不同尺寸的顆粒分布，如下所示。利用三種不同的顆粒尺寸分布，找出最佳充填率分布的沙床設定。以此案例而言，Case2為最佳解。
Powder bed laying using three different particle size distributions
The resulting powder bed compaction using three different particle size distributions
DEM模組可以用來分析粒子-粒子之間的相互作用、流體-粒子耦合以及粒子與移動物件相互作用等現象。另外，還可以指定顆粒間的黏著力，使其能夠更精確的用以研究粉末塗佈等應用。
此模擬採用 FLOW-3D 的DEM模組用以研究由於反向旋轉的圓柱滾子造成的顆粒擴散現象。動畫開始時，沙床向下移動，在此同時左側的顆粒儲存區向上移動，緊接著滾子將粉末顆粒(根據其初始位置以不同的顏色編碼)壓散至沙床上，為下一層熔化和堆疊做準備。此模擬可以提供不同的粉末顆粒對於擴散時的模擬影響評估。
沙床熔化
鋪設沙床後，可以利用FLOW-3D 的WELD模組設定雷射光束功率參數，已執行熔池模擬。模擬可以提供溫度、速度、固體分率、溫度梯度及固相速度的相關資料。
在雷射功率輸出 200W,掃描速度為 3m/sec, 光斑半徑為 100μm下對粉床進行熔池分析
一旦熔池凝固，FLOW-3D 的壓力及溫度數據也能夠導出至ABAQUS或 MAC NASTRAN 等FEA工具中，以模擬應力分布及變形量分析。
多層積層製造
當第一層熔化層凝固後，會在已凝固的沙床上堆積第二層粉末，通過在新的粉末層上設定雷射加工參數，再進行熔池模擬。該過程可以重複多次模擬，以評估連續凝固層之間的熔合、層與層之間的溫度梯度，同時還能夠預測孔隙或是其他缺陷的形成。
黏合劑噴射
Binder jetting 模擬能夠提供沙床上粘合劑的擴散和滲透的模擬，分析可以同時考慮毛細管現象、加工參數以及材料特性對於沉積和擴散的過程。
直接能量沉積
利用 FLOW-3D 內建的 particle 模組，也能夠模擬直接能量沉積過程。透過指定顆粒注入速度與入射在固體基材上的熱通量，固體顆粒能夠將質量，動量和能量等加入至熔池中。在下列動畫中，模擬金屬顆粒射入熔池中，隨後觀察熔池在基板上的固化現象。