技術主編專輯主編前言|模具技術專輯主編前言

作者:

李新中

刊登日期:2022/11/30

新冠疫情由於其病毒的不斷變種,它的威脅及影響仍持續地在世界各地蔓延著,但是在全球人類的共同努力下,我們終於還是慢慢見到了曙光;目前,歐美國家大多都已開放邊境,而亞洲國家,除了中國大陸仍維持清零的政策外,其他包括日韓及臺灣,也紛紛逐漸放鬆邊境防疫管制的規定,其目的都是在於希望早日讓所有人的生活恢復正常。
雖然如此,在過去一年裡,我們也不難想像,新冠疫情對世界各國的各行各業,其中當然也包括模具產業在內,都有著不小的影響,在國內,有些行業受惠(例如航運/貨櫃業,甚至因此而造就了不少航海王),有些行業受害(例如觀光餐飲/旅行業,不少人因此而放無薪假);而如果我們單就【模具業】,進行世界各國所受的影響,做更深一層的分析,我們也會發現,其中有些國家受惠,有的國家受害,至於是哪些國家受惠?哪些國家受害?以及我國的情況又是如何?這些問題都可以在本期專輯中的【產業脈動】(2022年臺灣模具產業現況與後疫情時代對模具產業影響評估)中找到答案。
在本期專輯裡,除了【產業脈動】資訊之外,我們也很榮幸地請到國內知名的鍛造專家,高雄科技大學鍛壓製程技術中心主任,楊俊彬教授,在【領袖觀點】專欄中撰文,他曾擔任臺灣鍛造協會秘書長及會務顧問,並執行過無數的鍛造及模具技術相關的產學研開發計畫,對於我國鍛造及模具產業的一切十分熟悉;他在專欄中,以輕鬆話家常的口吻,為我們細說了鍛造技術的前世今生與未來,內容裡,藴含了不少他長期在此一領域不斷耕耘,所獲得的經驗心法,十分值得大家仔細品味。
在【技術文章】方面,我們也邀請了多位專家一同來為大家介紹模具技術的最新發展現況, 此次共收錄了8篇論文,內容十分豐富,其中包括了:
【5N5高純鋁徑向鍛造細晶化製程技術】:作者們說明了半導體產業進行濺鍍時,對於靶材的品質有著極其苛刻的要求,其中對於鋁靶純度的要求,通常為高達5N5(99.9995%)以上,然而相關的技術都掌握在國外大廠,如日商ULVAC等公司的手上,使得高純度鋁靶,高度仰賴進口;國內目前只有極其少數的廠家具備相關的供貨能力,並且其目前所使用的技術以反覆軋延為主,而使用該技術時,由於材料外緣組織晶粒細化程度不足,導致其強度及物理性質無法滿足半導體產業者的需求,因而需去除大約40%之外緣材料,只保留中心部位,使得材料使用率僅達60%;有鑑於此,作者們開發了徑向鍛造細晶化製程技術,透過複動化徑向鍛造機構與模組設計,結合了晶粒模擬分析,退火再結晶處理等關鍵技術,發揮了徑向鍛造所具有的成形快速、均勻變形等優勢,而獲得了良好的研究成果,預計將可協助產業有效取代進口。
【四通銅質接頭之省料化水平多軸複動化鍛造模組開發研究】中,作者們以衛浴用四通銅質管件接頭為載具,開發了複動化鍛造成形模組,克服了以一般傳統鍛造技術,進行中空管閥件產品之製作時,所必須經歷之鍛製前的加熱及鍛製後之剪緣、鑽孔機械加工等十數個道次加工程序的困擾, 而可達到省料、省時及精密化生產的目的;作者們在經由DEFORM模擬分析及實際鍛造實驗之結果顯示,可較傳統鍛造製程技術節省材料達36%。
【智慧化伺服鍛造成形技術應用】中,作者們介紹了其在金屬中心從事伺服鍛造技術方面的研發成果,其所建置的鍛造設備為以伺服馬達為驅動源,並能自由調控滑塊作動之成形運動曲線以及成形速度;相較於傳統的機械式鍛造設備,其具有能參數化調控最佳成形速度與運動曲線,達多樣生產與高生產效率,達到鏡面鍛壓成形高精度的優點;作者們並已建立了相當完備的試作試量產線,且已經十分成功地被運用於車用螺帽的高效率經濟快速量產,未來將進一步藉此協助我國產業切入全球高階產品市場供應鏈體系。
【沖壓模具虛實整合技術開發】中,作者們介紹了其針對沖壓模具所開發之數位化製程設計預估模組及模具成形虛實整合模組,該兩套模組可降低模具產業開發人員跨入CAE作業的門檻,並提升模具開發效率與品質;此外,並可協助廠商透過虛實比對的結果,提升產品品質管理的效率;而該兩套模組陸續將於經濟部技術處支持之智慧機械雲網站上架,歡迎國內沖壓產業免費下載試用。
【CAE模擬應用在消除壓鑄件縮孔缺陷之案例】中,作者們針對真空泵的葉輪壓鑄件,詳盡地舉例說明,如何藉助CAE模擬,以在產品開發過程中,就預知可能會發生的縮孔等缺陷問題,並藉以提早研擬相應的對策,因而可為業者節省大量的產品開發製作的時間與成本。
【手工具套筒產品製程及模具設計系統開發】中,作者們針對手工具之套筒,開發了一套具備鍛胚、模具、預成形之幾何分析及成形負荷預測能力之套筒製程與模具數位輔助設計系統,可作為手工具業者進行智慧設計,有效提高生產效率的重要工具。
【重力鑄造模具之自動生成冷卻管路的系統】中,作者們開發了一套重力鑄造模具用冷卻管路的設計系統;而為了減少使用者學習使用該系統的門檻,該系統採用了業界所普遍熟悉的Solidwork之應用程式介面及Visual Basic的程式語言功能,並整合了鑄造專業之凝固理論、流體力學、電腦流體數值模擬及冷卻管路的資料庫與熱量輸出關係方程式等各方面的設計準則,使得該系統能自動產生最佳化三維之鑄件冷卻管路設計方案,而提供了一般市售之CAE或知識庫軟體所無法達到的功能。
【漸進成形技術應用於鈑金件試作之初步探討】中,作者們進行了鈑金件漸進成形(Incremental Forming)技術的開發,該技術主要係利用CNC電腦數值控制或機械手臂,控制輥頭模具,將夾持在夾治具上的鈑金件,依設計好之加工路徑,依序地進行加壓施力,使鈑金件產生塑性變形,而逐步成最終的產品形狀;此技術具有快速客製化且不需耗費大型專用模具成本的優勢,非常適合用於鈑金件之快速打樣試作或小批量生產。
以上所有的文章,都是作者們長期從事相關研究之心血結晶,編輯群深深感謝他們所作的無私分享;同時,也預祝大家都能從他們的文章中深深獲益。

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