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粉末冶金加速轉型 鑄造3D列印互蒙其利
 

【作者: 陳念舜】   2016年05月31日 星期二

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自2012年以來,世界各國以美、德為首,掀起一波波製造業再造革命風潮,美國材料試驗協會更於2009年將過去稱為:快速原型(Rapid Prototyping, RP)/快速製造(Rapid Manufacturing,RM)/3D P(3D Printer)等說法,正名稱為積層製造(Additive Manufacturing, AM),並成立技術委員會訂定其相關標準。ASTM綜合研究學者將積層製造分成7大類型,包含:光聚合固化(Vat Photopolymerization,VP)技術、材料噴塗成型(Material Jetting,MJ)技術、黏著劑噴塗成型(Binder Jetting, BJ)技術、材料擠製成型(Material Extrusion ME)技術、粉體熔化成型(Powder Bed Fusion,PBF)技術、疊層製造成型(Sheet Lamination,SL)技術與直接能量沉積(Directed Energy Deposition)技術。


然而,過去3年銷售額以平均34%速度成長的3D列印設備產業,自去(2015)年起彷彿被打入冷宮,包括3D Systems、Stratasys等3D列印設備廠商營運紛紛面臨挑戰。其實3D列印活得好好的,從自行車到噴射引擎都做,出問題的是零售市場。反觀專注於工業級雷射金屬3D列印設備廠商EOS、Voxeljet等廠商,營收則相對穩定。台灣在這波雷射金屬3D列印市場機會中,應能積極投入客製化醫材、高性能元件及高值化模具應用,藉此促進產業升級與創造高附加價值的產品。


帶動中小企業翻轉 行政院設3D列印鑄造砂模中心

以模具產業為例,台灣為金屬模具第7大國,雖然這幾年產值仍維持500億元新台幣,但產業面臨外移與低價競爭及高階材料與製造設備長期仰賴國外現象,希望朝高階模具產品導入。透過雷射積層製造技術能幫助國內模具產業提升利基與研發能量、解決模具在3D流道與複雜曲面加工的需求。


尤其是台灣為數約800家鑄造業廠商,舉凡汽車、工具機等各種產品都與鑄造基礎有關。但由於過往廠內工作環境不佳,必須在高溫下工作,不但年輕人,連外勞都不願做,相關工作人口1.8萬人,從業人員平均年齡近60歲,正面臨高齡化、技術斷層等危機,亟待轉型升級。前行政院院長毛治國在「生產力4.0科技方案」便優先指定最為傳統的基礎鑄造業,應以2020年為目標,率先從「3K」(骯髒、危險、辛苦)轉型為「4C」(Clean乾淨、Career就業發展、Competitive競爭力、Creative創新)產業。



圖1 : 前行政院院長毛治國在「生產力4.0科技方案」,優先指定最為傳統的基礎鑄造業轉型為「4C」產業,並率先在高雄設立3D列印鑄造砂模營運服務中心。(Source:http://pgw.udn.com.tw/)
圖1 : 前行政院院長毛治國在「生產力4.0科技方案」,優先指定最為傳統的基礎鑄造業轉型為「4C」產業,並率先在高雄設立3D列印鑄造砂模營運服務中心。(Source:http://pgw.udn.com.tw/)

且為了克服過去一再要求企業引進技術升級,但因為多數鑄造業都是中小企業,無法斥巨資購買3D列印鑄造砂模設備的障礙。行政院率先在高雄的經濟部傳統產業創新加值中心內,設立「經濟部生產力4.0南部推動辦公室」暨「3D列印鑄造砂模營運服務中心」,提供公用設備,委由金屬中心負責籌建及未來營運,全區預計在2017年初興建完成。


已先掛牌營運的「3D列印鑄造砂模營運服務中心」,則由金屬中心負責注入3D列印製程應用與技術的研究能量,以帶領台灣鑄造產業轉型升級,進而加速創新。值得一提的是,金屬中心係引進德國Voxeljet 3D快速列印積層設備,不僅顛覆了耗材原料非常昂貴的既有概念,大大地降低生產成本,可以用來製作數位砂模、塑料模型或是金屬製品;特別是應用在翻砂鑄造、脫蠟精密鑄造的新產品開發有相當大的突破,不需模具,只要利用堆疊快速成型技術結合原本鑄造流程,就能精確將設計概念轉變為具有一定功能的原型或直接製造零件,進而可以對產品設計進行快速評估,修改及功能試驗,大大縮短產品的研製周期。



圖2 : 由於過往鑄造業廠內工作環境不佳,不但年輕人,連外勞都不願做,正面臨高齡化、技術斷層等危機,亟待轉型升級。(攝影:陳念舜)
圖2 : 由於過往鑄造業廠內工作環境不佳,不但年輕人,連外勞都不願做,正面臨高齡化、技術斷層等危機,亟待轉型升級。(攝影:陳念舜)

金屬中心表示,目前該3D列印服務中心除已建置小型3D列印鑄造砂模系統(VX200),還將持續建置中型系統,提供產業鑄造砂模試作平台,以解決當前產業無法快速試作打樣的缺口,縮短產品開發時程及成本,讓以往須3個月才能鑄造的複雜模具,現在只要2~3週就做得出來,讓中小企業有機會翻轉,提升鑄造產業國際接單能力與競爭力。


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