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台湾产学研协力攻顶航太领域
CNC加速转型

【作者: 陳念舜】2016年08月02日 星期二

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面对未来智慧机械、国防科技创新研发需求,航太业因协助CNC工具机厂商通过认证、成立生产力4.0示范产线,建立跨域合作模式。此也等于率先成立航太国家队,将有助于发展核心技术、提升产品附加价值,强化航太零组件加工及工具机产业价值链;进而透过精实管理、产学合作培育人才;加速产业聚落升级转型,共同争取国际航太供应链订单。


依财团法人精密机械研究发展中心(PMC)分析,目前航太制造业面临的现况与困难,包含高单价零组件(50万/件)叶片加工风险极高、新设备制造服务能力不足,难以向国际争取订单,足以大量移除材料达90%以上的设备性能表现,成为接单竞争力基础。


继2015年底由台湾航太制造业两大龙头汉翔航空工业、长荣航宇及中兴电工等上百家供应链合作筹组的航太联盟(Aerospace Team ,A-team 4.0),因为既落实当时政府主推的「生产力4.0政策」,属于重点推动的金属运具产业之一;包括经济部旗下工研院,也为此组成I-team(Intelligence team)协力支援;进而链结台中精机、永进、台湾丽驰、台湾引兴、百德机械等工具机暨零组件厂商组成的M-team(Machineteam),正式签约成立「AIM team航太工具机产业技术大联盟」。


学研法人发展核心技术 强化产业价值链

目前航太制造业面临的现况与困难,包含高单价零组件(50万/件)叶片加工风险极高、新设备制造服务能力不足,难以向国际争取订单,足以大量移除材料达90%以上的设备性能表现,成为接单竞争力基础。

与工具机CNC数控系统密切相关者,包括由工研院机械所、工具机科技中心主导的I-Team联盟投入开发「智慧制造」项目,系针对IoT、检测及巨量制程资料方面的核心技术平台;开发智慧机电模组,如嵌入式与网路化多轴精密运动控制软硬体;同时将开放式架构的台制高阶五轴控制器顺利导入五轴综合加工机、车铣复合加工机,与钻铣机之配机与加工验证,功能规格符合世界水准。经由科学化的分析流程,协助工具机厂或加工厂找出生产设备的效能极限;并结合切削力学运算核心优化加工参数,以改善制程,发挥设备最大效能,平均可提升设备20~30%产能。



图1 : 「智能化软体」项目提供开放式工具机软体开发平台,已完成国际各大厂控制器的通讯标准连结,可提供工具机业者自行开发专用功能软体与独立人机介面。 (So​​urce:工具机科技中心)
图1 : 「智能化软体」项目提供开放式工具机软体开发平台,已完成国际各大厂控制器的通讯标准连结,可提供工具机业者自行开发专用功能软体与独立人机介面。 (So​​urce:工具机科技中心)

目前在「智能化软体」项目提供开放式工具机软体开发平台,已完成国际各大厂控制器的通讯标准连结,可提供工具机业者自行开发专用功能软体与独立人机介面,纳入安全防护、颤振回避,路径模拟、诊断监控等智能化软体;并对外提供软体开发平台与训练课程,协助工具机产业建立自主化软体开发能量。以因应当前台湾航太制造业亟须应用数位制造模拟与最佳化技术进行高效率加工,同时均化刀具切削力、稳定主轴负载,提升加工效率、刀具寿命及加工品质。


由工具机科技中心自行开发的VMX平台,能让法人、产、学界共写程式,构成VMX ECO System内的App功能之一;降低sensor成本,以利大量安装于机器;Data Base或IoT能让ERP系统具备CPS功能,进而形成社群,共享各家闲置产能。还可透过虚实整合技术,强化量测自动化应用,做为线上检测平台,快速量测,即时优化制程;并建构量测自动化系统,缩短试制时间,提高制程效率。


工具机科技中心自行开发的VMX平台,能让法人、产、学界共写程式,构成VMX ECO System内的App功能之一;降低sensor成本,以利大量安装于机器。

举例来说,工具机厂乔威进便透过远端平台,整合振动监测记录系统,提供主轴振动侦测及纪录;导入线上防碰撞与切削模拟系统,建立线上抑制震动机制。进而提供切削制程策略,加值台制设备制造服务;建构虚实整合系统,快速缩短试制时机提高加工效率,切削效能德以提升为业界4倍,单机价格从1,000万涨至1,600万元。亚太菁英、百德则靠着提升切削应用技术,开发远端监控功能、智慧化人机介面,建立高效率切削应用技术。至今,前者已通过美国NAS 979、德国NCG等多项国际五轴机器的切削检测标准;整体加工效率超越许多欧洲知名大厂设计的大型五轴加工机种,获得汉翔与波音供应链采购机器,来加工机翼结构件、机匣。


此外,在经济部透过「A+企业创新研发淬链计画」,支持工具机产业提升研发能量,由友嘉实业主导,联合永进机械、百德机械、崴立机电共4家工具机大厂,合计砸下逾2,000万重金,在精机研发中心成立「切削颤振研究联合实验室」。待透过「集众智慧、共同学习、成果共享」的理念,由制程切入问题核心,提升切削加工效率、缩短生产周期、让台湾工具机产业突破外销瓶颈,朝向高品质之路迈进。


其系因应无论是3C智慧型手机机壳、航太或汽机车制程中,都需要使用CNC工具机切削加工,求得产品表面平整与滑顺,提高质感。但在切削加工过程中,难免会遭遇刀具振动造成加工不稳,在工件表面留下颤振刀痕,当刀具再次经过这些刀痕时,就会引起更大振动;在工件表面产生更深刀痕,导致工件表面的波浪形和较明显的粗糙度;加速刀具磨耗,导致刀具或工件毁损,使得切削品质难管控、效率低落,浪费重做时间及成本。



图2 : 在「切削颤振研究联合实验室」于PMC建置完成后,4大厂更不惜提供自家热销机种做为实验载具。 (摄影:陈念舜)
图2 : 在「切削颤振研究联合实验室」于PMC建置完成后,4大厂更不惜提供自家热销机种做为实验载具。 (摄影:陈念舜)

计画主持人友嘉实业执行副总林肇远表示,过去这些问题只能凭老师傅经验解决,难免产生加工盲点。一旦顾客要求工具机切削效率时,就会缺乏应变能力,无法即时回应顾客需求,导致失单、退机等问题。 「切削颤振研究联合实验室」建置完成后,4大厂更不惜提供自家热销机种做为实验载具,透过颤振预测、建立切削力系数资料库、工具机切削性能测试。期许能在2年内完成「线上智能化监控软体」的开发,最高可提升切削加工效率达30%;进而建立台湾工具机差异化的特色,提升工具机产业附加价值。


落实人才培育、精实管理 加速产业聚落升级转型

由友嘉实业主导,联合永进机械、百德机械、崴立机电共4家工具机大厂,合计砸下逾2,000万重金,更不惜提供自家热销机种做为实验载具,在精机研发中心成立「切削颤振研究联合实验室」。

经由该实验室研发团队不定期会议讨论,集结产学研能量,共同进行切削颤振共通技术研究。将从实质的技术研究、健全环境、人才培育、体质强化等面向,由制程需求出发,设计符合加工业者之工具机,协助顾客解决加工制程,创造更大顾客价值。



图3 : 这次由汉翔主导成立的A-team 4.0联盟,提供成员精实生产管理的辅导能量,一起为台湾航太产业布局全球与接轨国际而努力。 (摄影:陈念舜)
图3 : 这次由汉翔主导成立的A-team 4.0联盟,提供成员精实生产管理的辅导能量,一起为台湾航太产业布局全球与接轨国际而努力。 (摄影:陈念舜)

值得一提的是,这次由汉翔主导成立的A-team 4.0联盟,还特别加入过去成功辅导自行车A-team、工具机M-team等联盟成军的中卫发展中心。未来在厂商评鉴与辅导方面,将针对成员是否取得AS9100系统验证、是否通过中心厂供应商合格供应商认证及航太特殊客户认证或制程认证等标准订定评鉴项目及标准。藉由评鉴过程了解成员需再补强之处,并挹注适当的辅导资源,让其未来系统运作建构能更加完备。


同时提供A-Team 4.0成员精实生产管理的辅导能量,期结合台湾制造业整体能量与实力,一起为台湾航太产业布局全球与接轨国际而努力。除要让台湾成为国际航太产业的重要供应链、达成让台湾航太产业产值4年内倍增至超越2,000亿元的目标外,并希望带动新一波产业创新蜕变及就业机会,与成员一起迈向台湾航太产业新纪元!


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