編者的話｜邁向智慧製造無人工廠的雷射加工與數位轉型

雷射技術的日新月異，結合數位轉型所帶來的革新，正以前所未有的速度重塑製造業的樣貌。

從傳統的減法製程到如今的加法製程，從硬體設施到軟體整合，從模擬預測到人工智慧決策，這些技術的交織，為我們描繪出一幅智慧製造、無人工廠的未來藍圖。傳統的加工主要是從較大的材料中切削、磨削等減法製程去除多餘的部分之後獲得最終產品。而雷射技術的出現，為製造業帶來了全新的雷射切割、雷射打標等高精度、高效率和無接觸的雷射微加工減法工法，以及使用選擇性雷射燒結、雷射金屬沉積等加法工法，實現複雜幾何形狀的快速成型，提升設計自由度與大幅縮短產品開發週期以及減少加工中材料的浪費與能源消耗。

智慧製造的實現需要高效率的基礎設施設備和完美的製程經驗，現代雷射系統需要高穩定性的光源、精密的光學模組以及先進的控制系統，硬體的性能直接影響加工效率與品質。此外，製程經驗的積累扮演重要的角色，因為不同材料和工藝條件對雷射參數的要求差異甚大。例如，在雷射焊接中，金屬材料的導熱性、光吸收率及厚度均需綜合考量，以優化雷射功率與加工速度。而在雷射刻蝕中，製程數據的持續收集與分析有助於制定最佳參數，避免缺陷生成。基於即時數據的虛擬模擬數位雙生系統為智慧製造提供了新途徑，透過整合感測器數據、物理模型與機器學習算法，數位雙生系統能模擬雷射熱效應、材料蒸發行為以及微結構形成機制，精準掌握雷射加工之光束與材料的交互作用。藉由大數據建模和高性能機器學習計算的工藝優化機制，可以快速模擬複雜的生產流程，在數位模擬環境中測試不同加工參數，預測最優配置，減少試錯成本，進而提供精確的預測結果，實現即時預測與最佳化調整，提升生產效率與良率。

雷射應用與數位轉型技術的深度融合，正在引領製造業邁向智慧化、自動化的方向發展。雷射技術作為一種高能量、高精度、熱影響區小的加工手段，透過加法與減法製程的結合、硬體設施與軟體的協同、模擬預測與人工智慧的賦能，以及系統整合的實現，推動加工製造產業實現數位智慧製造與低碳綠色轉型，為製造業的未來注入新動能，開啟更高效率、更智慧、更綠色的發展新篇章。