〈工業技術資訊月刊〉雷射應用為製造加值

工研院「南部雷射光谷育成中心暨試量產工場」結合南台灣光電、精密製造、模具、醫材等產業，不僅帶動傳產高值化，也打造南台灣成為先進雷射應用與產業群聚的創新基地。本次「南台灣產業大進擊創新論壇」，也展示多項雷射技術研發成果，擴展雷射在製造業領域的實用性之餘，也推動產業升級。 

過往人類慣用實體製造工具，對於光的利用僅侷限於能量的解析，工研院雷射與積層製造科技中心主任曹芳海表示，「我們知道光不只是能量而已，也能是製造的工具，只要妥善利用，無論是從檢測端、製造端，都可以利用光的效能執行製造與檢測。」 

曹芳海分析，將「光」導入產業製造端，已有 30 多年歷史，應用非常廣泛。從早期的「減法製造」，銲接、切割、鑽孔、或表面處理等，「等於還是用傳統工具的做法，只是用光能讓整體製程變得更可受控制，也更精細。」 

雷射從減法製造邁向加法製造

隨著時代科技的進步與研發能量累積，如今光的運用早已經突破過往，朝向「加法製造」前進。曹芳海說：「也就是一層層如列表機列印的方式列印出來，直接用來製造成品。」舉凡掃瞄成像、生醫手術、模具製造，雷射都扮演關鍵角色。 

產業科技國際策略發展所資深分析師葉錦清進一步解釋，加法製造被大量且頻繁運用在工商業界的打樣製程中，有別於傳統打樣必須仰賴機械開模，短則 1 週、長達數週；積層製造打樣可節省一半以上時間，「加法製造演變至今，已不限於打樣，還可以直接生產零組件或是產品，進步速度非常快。」 

慣稱為「3D 列印」的積層製造技術在台灣也開始發光發熱。由於技術越來越成熟，材料適用性也越來越廣，包含塑膠、陶瓷、沙、玻璃、碳纖維複合材料等，台灣的廠商也紛紛投入其中，無論食衣住行，皆已經有製造應用產品。葉錦清預估，2022 年，全球積層製造產值將達 250 億美元，成長非常快速。 

雷射加工精細微準　兼具品質效率

雷射產業刊物 Industrial Laser Solutions 估計，2018 年工業雷射的應用主要仍來自於金屬切割、焊接，兩者合計達整體應用之 54%。近年蔚為風潮的積層製造比重則增加到 3%。由於雷射加工有品質與效率優勢，加上只有雷射可同時從事加法與減法製造，傳統加工設備整合雷射，成為複合加工已成為大勢所趨。工研院積極開發工業等級光纖雷射源，以及各項加工處理應用，協助產業加值，朝下世代製造前進。 

現場展出工研院所研發的「粉床式金屬 3D 列印及應用」，是國內首見自主設計製造的雷射積層製造設備。此技術可應用於內部結構複雜的物件，無論是航太產業、汽車製造或民生消費用品等，皆能協助產業創造出更高效能且高值化的產品。 

台灣氣候潮濕，機具與加工件除鏽成本高。工研院研發「節能美光雷射清潔機」，以自製低功耗、高脈衝光纖雷射源，以僅 50 瓦的低功耗，雷射瞬間峰值可達 5 萬瓦，脈衝寬度可自由調整、適應各種材質之清潔除鏽。與市面上國外的類似機型相比，節能美光雷射清潔機不僅電費省、體積也僅有一只行李箱般大小，應用範圍與材質廣，作業精密度更是大幅提升。 

雷射持續在製造領域扮演重要角色，積層製造則是雷射應用的新趨勢，不僅可以讓產品一體成形，增加其價值，少量多樣更是它的強項。南台灣為金屬模具、加工重鎮，雷射的高品質、高精度與高生成率特性，隨著雷射產業聚落的形成，將為台灣製造業再添優勢。 

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 327 期 2019 年 03 月號，未經授權不得轉載。