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作者:陳佳盟蟄伏後奮起-2024臺灣工具機展望與契機

延續2022年下半年市況，包括俄烏戰爭長期化、通貨膨脹帶動貨幣緊縮化、與中國大陸需求走弱化等因素，2023年仍持續影響全球各行各業；其中，製造業的不景氣深深影響以出口為主的臺灣工具機產業，2023年1~8月，臺灣出口工具機金額為17.5億美元，年增率衰退12.2%。面對國際政經情勢動盪，造成工具機市場的萎縮，臺灣工具機廠商無不積極升級轉型、拓展應用藍海、布局尋找出路。本文首先回顧2022年臺灣工具機市場狀況與出口統計，接著針對臺灣工具機的三大新興應用領域(電動車、新能源、航太)與重要新興出口市場(印度)進行研析，並進一步提出看法與策略。

作者:李灃峻、高永洲銑削工具機3D數位操作模擬孿生系統之研究

在銑削加工操作流程中，經常會使用模擬軟體輔助加工，常見的加工模擬軟體功能有：產生數值控制程式碼（NC codes）、進行整機干涉檢查、輔助規劃製程等。然而一般的銑削加工模擬軟體幾乎都是獨立存在，幾乎沒有和實體工具機的CNC連線以及與實體手搖輪整合。本文聚焦在開發一般銑削加工模擬軟體較少見的功能，包括：整合實體手輪進行程式零點量測（透過尋邊和刀長量測）、整合機聯網於程式啟動（Cycle Start）時進行整機碰撞偵測、整合實體手輪建構教導式切削作動之操作模擬（可以沿刀具路徑往前或往後即時移動）、並進一步結合切削力學開發NC程式優化功能。本文將說明這些功能研究的雛型系統，建構一銑削工具機3D數位操作模擬的數位孿生系統並探討其實際之應用。

作者:林煒祥、徐士哲、林子喬、何銘浚、陳文瑞、陳進輝、孫金柱高階工具機智能加值軟體發展與應用

工具機是衡量一個國家精密機械製造業水準的重要標誌，而工具機控制器為工具機的大腦，更是其關鍵核心技術，其中五軸同動控制器並具有國防戰略價值。任何精密製造業都能在生產流程中，發現工具機的存在。但是在工具機應用與調整，現今還是非常仰賴有經驗的老師傅，以試誤法進行設定與調整。這也導致機台的加工效率與生產受到操作者經驗的影響與限制，無法發揮機台的最佳效率。而依賴經驗傳承，也讓人才培訓須花費較多的時間。因此如何將老師傅的經驗轉變成智能加值軟體，來協助業者補足經驗不足的問題，並提升加工生產效率就極為重要。本文將針對工具機智能加值軟體之發展與應用進行說明與介紹。

作者:李日傑、林煒祥、吳柏勳、麥朝創國產大型龍門五軸同動智能控制解決方案

航空產業逐年成長，放眼未來20年飛機需求量提高，預估會帶給市場6.3兆美元的商機，也帶動市場對大型龍門五軸工具機的需求，但對於龍門型五軸同動控制技術國內業者還是仰賴國外商用控制器，由於購買高階控制器功能導致整體成本提高讓市場競爭力下降，因此如何針對大型龍門五軸同動控制技術與加值軟體開發極為重要。本文針對大型龍門五軸同動控制技術與加值軟體之發展進行說明與介紹。

作者:陳嗚吉、何銘浚、林書字五軸工具機之動態同步響應分析及誤差肇因分析及性能監管

五軸工具機是滿足加工生醫、航太、電動車、風力發電等高值化產業零組件不可或缺之利器。然而，目前市面上五軸工具機配套方案不盡完善，缺乏快速且量化之分析工具，無法快速評價設備穩定性優劣。此外，設備使用歷程狀態難以追溯，不易溯源追査肇因而縮短售服時間。五軸動態同步響應分析技術，滿足工具機五軸動態同步響應之調整需求。透過軟體模組自主擷取各軸向之動態迴授速度數據，導入自動參考軸搜尋功能搜尋五軸中動態響應最差之軸向定義為參考軸，並自動產生其他4個軸向之4組對比於參考軸之迴授速度對比圖譜，提供五軸動態同步響應特性可視化工具。五軸設備性能監管技術，透過週期性暖機流程來收集機台設備之動態響應數據，經由數值統計分析與可視化方法顯示軸向伺服動態響應之變異趨勢，能警示機台是否發生動態響應變異，提醒使用者進行檢修，避免不良品的生成，並提供不同時間戳記之數據進行分析比對，來查找影響加工精度與機台動態響應的問題主因。

作者:陳佩吟、廖建智金屬異質材料結構輕量化設計新技術

現今工具機的應用範圍很廣，包括:金屬加工產業、PCB產業、半導體產業、汽車產業、航空產業、超精密加工產業等，在現代精密製造扮演了重要角色，工具機結構主要包含底座、橫樑、鞍座、主軸頭等結構件，而這些結構件則代表機台剛性與產品精度呈現的基礎條件，因此工具機結構件材料的選用取決於機台對性能的要求，本文藉由金屬與熱塑性複合材料結構設計技術開發，建立結構製程新技術，最終成品具備高剛性、高強度、低重量、低熱傳導性需求，進而達到降低工具機金屬件重量、高熱阻絕特性，降階進給驅動馬達功耗規格，最終達到降低電力能源消耗與對應碳排目標。

作者:羅世杰、許晉謀、林思嘉工具機主系統及周邊系統節能技術發展趨勢

全球暖化是現今世界面臨的一個重要環境議題，本文將探索了解工具機的節能技術發展情況，包含主系統及周邊系統模組的節能技術，以掌握現有相關技術與未來的發展趨勢，提供產業的技術發展方向。

作者:李日傑、林煒祥、陳民融、麥朝創高階工具機智能多軸控制技術

工具機加工的前置作業包含刀具掛置、調機、NC程式的規劃，到產生成品後的製程驗證，這些過程往往需要大量的人力及經驗，因此有許多人為的不確定因素，並且於時間、人力成本上佔有很大比例，為節省時間、人力成本，排除人為不確定因素提高可靠度，藉由各項智能應用模組來取代傳統需仰賴大量人工及經驗之加工事前、事後準備工作，達成高階控制器智能化加值，透過提高機台可靠度來提升產業的競爭力，本文針對高階工具機智能多軸控制技術進行說明與介紹。

作者:陳佳盟中高端製造業世界霸主-美國的工具機市場分析與展望

美國製造業規模雖居世界第二，僅次於中國，但在高科技、航空、機械、通信及化學業等中高端製造業乃是世界霸主。美國工具機需求預估在2020年至2025年將以年複合成長率2.7%向上成長，主要原因在於大型基礎建設的投入進而帶動需求。此外，航太、汽車、國防產業的發展也將提升工具機的需求量。根據資料顯示，原先預測2020年美國製造業技術訂單較前一年度減少50.0%，最後實際僅下滑15.3%，可看出美國市場於2020下半年明顯回溫。美國為臺灣第二大出口市場，2020年占比達到13.1%，至關重要。本文將針對美國工具機市場之現況及展望進行解析。

作者:Chung-Yu Tai工具機的數位雙生自主化及其應用

近年來受到美中貿易戰、新冠肺炎疫情等因素影響，人力資源與成本提高了產線上的不確定性因子，而金屬製造產業為了降低生產風險，許多製造廠(如：波音、普惠)逐步加快產線數位化與智慧化升級。其中，工具機是生產金屬零組件的主要設備之一，工具機的數位化為開啟智慧化升級的關鍵鑰匙，因此，工具機數位雙生的運作模式成為許多研究單位的開發重點。本文將探討工具機數位雙生自主化功能的現況，包含關鍵組件(如：主軸)的數位模型、線上監測以及應用人工智慧作整合，並討論其應用模式。

作者:陳鳴吉、張信常、莊政縉五軸工具機之誤差源分析及設備監管可視化技術

五軸工具機是滿足加工高值化之生醫、航太、電動車、風力發電等產業零組件不可或缺之利器。然而，目前市面上五軸工具機配套方案不盡完善，缺乏快速且數值量化之分析工具，無法快速評價設備穩定性優劣，設備使用歷程狀態難以追溯，無法縮短售服時間。本文開發誤差源分析技術與設備監管可視化技術之軟體平台，提供誤差源解耦分析與可視化支援有策略的性能提升方案擬定，滿足五軸機急迫需要對應的軌跡切削精度量測與性能評估測試需求，並應用設備監管可視化技術進行TCP (Tool Center Point)軌跡數值統計分析，有效掌握設備伺服動態歷程，有助於問題分析或是歷程追溯，補足國內五軸工具機穩定性分析的缺口，加速推升國內五軸工具機技術與提高產業價值。

作者:蔡淳宇、馬勝銘、林豈臣、吳仲凱、彭達仁工具機機邊運算系統與智能加工監控技術

由於目前肺炎疫情影響全球經濟活動，2020年工具機消費額將下降15%以上(Gardner Intelligence)，為2009金融海嘯以來首次低於700億美元水準，在全球需求下滑的同時，工具機與加工市場勢必追求產品面的差異化，對於整個金屬製造加工業而言，隨著新產品的不斷求新求變，加工變得越來越複雜，要求的穩定程度也越來越高，例如加工時常發生切削振動、精度誤差、斷刀及碰撞等問題，輕者表面紋、精度不佳及效率低落等問題，重者設備損耗而迫使產線停機，技術難度越來越高，產品的生命週期卻越來越短，有鑑於此，需透過工具機機邊運算系統(Edge computing system)的開發與運用來滿足客戶需求，透過智慧方案協助業者掌握核心自主能力，透過模組整合應用加速業者於全球工具機市場的佈局，共創國內工具機產業的新藍海。

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