科技專案成果

獎項名稱：產業創新價值領航獎
執行單位：財團法人金屬工業研究發展中心
計畫名稱：精微製造之系統整合與智慧化研發計畫(3/3)-精微製造耕耘有成 領航產業共創價值
資料出處：107年度經濟部技術處法人科專成果表揚成果專輯
 

全球可攜式微型產品的需求大增，帶動精微零組件技術能量的急速攀升。而相關的精微製造技術，也由單一製程技術的深化，朝向結合2種以上的複合加工製程技術，以因應產品尺寸微小化、產品高精度化的精密要求。
 

競逐這塊火熱的市場，關鍵取決於生產的高良率、穩定量產。臺灣精微製造產業運用金屬中心的創新研發成果，掌握可大幅提高生產良率的新製程方案，得以在微型產品市場更紮實卡位，展現競爭實力。
 

整合型精微系統，突破製程孤島
 

精微製造是因應輕薄短小產品發展而衍生的製造生態體系，當中涉及了製程技術、設備、模具到周邊系統等需求；其技術涵蓋面包括切削加工、研磨加工及非傳統加工等。
 

臺灣研究機構對精微製造的投入始於94年。當時，金屬中心在技術處的經費支援下，建立「精微模具及成形共用實驗室」；以建立精微零組件的設計與生產解決能力為宗旨，並肩負建構新興產業群聚與研發的協力與通路體系的任務。
 

精微製造的複雜難度，非比尋常。金屬中心精微製造團隊就表示：「精微零組件設計與材料選用，除了考量精細化外，還要顧及機械性能與環境耐用性，因此衍生各層面的製造與生產困難度。」
 

然而，這些課題往往並非單一製程/ 設備所能因應。因此，金屬中心選定多製程與多系統的複合製程製造，做為首要攻克的目標。
 

102年，金屬中心透過長年在精微製造領域的耕耘，掌握臺灣產業的技術瓶頸所在，規劃了兩個研發目標，亦即：「整合型精微製造系統」與「線上品質監測智慧化技術」。準確的選題讓日後研發的成果，能切中全球精微科技潮流走向，進而帶動相關新興產業的重要關鍵。
 

其中的整合型精微製造系統，主要由多機與單機兩套智慧系統組成。多機的創新部分在於「料帶傳送式」，以連續料帶與料捲型式，讓微型零件於不同製程設備間進行輸送、定位與製造。當技術成果轉移給國內可攜式產品廠後，將有助於強化其掌握精微設備介面模組，進而累積智慧化技術自主的研發主導力與供應鏈體系。
 

至於單機的技術突破點則是研發得出「一次裝夾式」的製程，進而設計出多功能複合型的精微製造系統。目前，這套技術方案已提供給旺矽科技、銘佑工業、怡定興科技、瑞儀光電、風華科技等，進行相關產品、模具評估、試作與開發。累計完成20家廠商、超過25件、產值200萬元的產業應用服務。
 

此外，金屬中心也與順德公司合作向「A+企業創新研發淬鍊計畫」提案，將以36個月，開發總經費1億2,000萬元，共同建立精微複合加工模具系統為的關鍵組件供應鏈及應用產品端整合。
 

▲ 料帶成品立體尺寸量測模組
 

▲ 電解液模組
 

智慧預測，目標零缺陷生產品質
 

金屬中心在精微製造智慧系統的另一個研發創新點是：「線上品質監測智慧化技術」。這是建立產線複合模組，即時預測生產品質，逐步達到精微零缺陷的生產製造。其中，單一機台發展的線上EDM/WEDM加工模組，能以最適化複合製程控制參數，達到高精度、極細間距模具的元件加工作業。
 

由於產線的智慧監診技術研發與應用，有助於帶動我國精密沖壓模具產業提升智慧製造層級，金屬中心也藉由「驗證產線」與「微件創新共同開發實驗室」的設施資源，鼓勵國內產業合力建立供應鏈體系、群聚與開發平台。
 

精微團隊的目標在於達成國內可攜式產品廠，擁有自主創新的研發能力，繼而成為國際創新開發廠商的領先者。而國內知名的精密模具專業廠－丞威精工公司，就實際把本計畫開發的兩套系統，導入精密模具的加工應用。該公司於生產線上設備設置智慧監測模組，以回饋製程品質影響關鍵因子，進而提升改善生產製程。如此，不但降低大量採用精密儀器離線量測品質的成本，也縮短量測時間的延宕。
 

▲ 精微加工機
 

▲ 同步送拉料模組
 

信念精微化，小目標堆疊大成果
 

誠如本文開頭所言，在執行這項精微製造智慧系統的研發當下，國內業者需要的技術解決方案，大多依賴進口。所以金屬中心的精微團隊是處在：「挑戰一塊國內廠商需要，但未知的領域；幾乎每一步都在不斷地反覆試驗，才能達到目標。每天幾乎都在跟時間賽跑。」
 

非僅如此，跨領域整合式計畫的研究團隊，來自於精微製程應用、光機電整合、多功能控制等專業領域，就考驗團隊領導人如何把每個人的特質當成解決方案來管理，有效運用這些特質解決相關的問題，克服在微米等級尺寸的領域進行的挑戰與突破。
 

精微團隊的領導人就分享了一段甘苦點滴：「在計畫執行的過程中，記得有一次剩下不到一天的工作時間，需完成該期間階段性的成果。成員們心想，剩不到一天的時間，量測數據還沒收到、氣壓手臂還在組裝中、電控系統也還未佈線… 這麼多環節都在趕工中，肯定來不及了！」
 

然而，就在他與研發團隊緊急討論分配工作事項時，突然腦中冒出了一個想法：「我們還有24小時，也就是說還有1,440分鐘，86,400秒。我們還擁有這麼多時間，一定可以達成目標的。」有此信念，得迅速分享給團隊成員，激勵全員夥伴。
 

於是，當經歷24小時不眠不休的努力後，精微團隊最終圓滿交出成果。往後更以這個信念行事：「從更細小的單位思考、獲得更大的揮灑空間，逐步突破層層困難，完成本計畫的研究成效。」
 

下一步，催生產業群聚綜效
 

本計畫在前述兩種整合型精微智慧製造系統，得出的方案相關製程、功能模組與智慧化監控等創新突破，也藉由母專利布局基礎，帶動後續技術與模組的發展及技術移轉產業。在3年全程計畫期間，共申請國內外專利23件，其中106年底累計獲得15件。
 

這兩種整合型精微智慧製造系統的研發目標，不僅補足產業當前的生產技術缺口，金屬中心還放眼更遠大的產業群聚綜效－計畫透過驗證產線實際開發的發包作業，進行精微設備廠(單機)、精微設備周邊廠(設備零組件、模組、自動化周邊與控制器) 等外包供應鏈體系的群聚籌組。
 

金屬中心期望，藉以建立精微製造系統整合與智慧化軟硬體技術能力，能逐步達成規劃中的願景：「讓臺灣精密機械產業，具備精微製造系統整合與智慧化能量，以最適化的完整解決方案和製造服務新營運模式，提供全球精密微/小型產品製造所需的客製化生產系統。」
 

▲ 研發團隊合照
 

【專家推薦】
 

1. 鎖定次世代產品市場所需要的精微化製造技術，開發精微零組件製造系統技術及設備，並針對關鍵技術瓶頸缺口聚焦主軸布局專利。建立產線複合模組加工品質線上監控與系統整合模型智慧運算工具，具有生產品質線上即時預測能力，逐步達成精微零缺陷生產製造目標。同時開發單一機台線上EDM/WEDM 加工模組，以最適化複合製程控制參數，達到高精度極細間距模具元件加工能量。
    
2. 鏈結相關企業共同參與，促成國內產業投入產線智慧監診技術研發與應用，帶動國內精密沖壓模具產業升級為智慧製造層級。導入南部地區大學相關研發能量，藉由驗證產線與微件創新共同開發實驗室，建立供應鏈體系、產業群聚與開發平台，提升可攜式產品廠自主創新研發能力，成為國際創新開發廠商的領先者。