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作者:蔡宗穎、黃光瑤、黃國智、沈巧婷、李國頎、陳俊杉建築鋼構高功率雷射深銲模擬技術

因應人口增長以及生產製造業的蓬勃發展，無論是居住房屋或是廠房擴建的需求皆隨之提高，導致鋼構市場逐年成長，使2034年預期規模達1,800億美元。在此市場驅動力的作用下，再加上全球環保意識的抬頭，各國紛紛制定淨零碳排的政策，其中鋼構業更是首當其衝受到關注的產業之一。為此，雷射銲接新工法成為一項克服產能以及降低碳排放量的解決方案。工研院有感雷銲技術的重要性，邀請台大土木系團隊共同投入H型鋼雷射深銲模擬技術研究，在熔池形貌及銲後金屬晶粒成長模擬的準確度可達80%以上，能有效作為雷射銲接參數決策的初步依據。未來將持續深耕技術導入H型鋼雷銲生產線中，並擴充應用於箱柱型鋼構的製程開發上，以期翻轉傳統鋼構產品高耗能的生產方式，推動建材綠色製造與地球永續發展。

作者:李芳怡、莊睿晟、葉安洲機器學習輔助設計雷射積層參數製造超硬合金

此文使用擇區雷射熔融（Selective Laser Melting，SLM）製造WC-Co超硬合金，擇區雷射熔融是一種積層製造（Additive Manufacturing, AM）技術，能克服傳統液相燒結超硬合金過程中，因模具的使用所造成之幾何限制，得以進一步製作複雜度高的組件。然而快速冷卻的製程容易導致裂縫生成等缺陷，使其生產具有挑戰性。本文透過機器學習演算法協助設計SLM參數以減少缺陷，並在緻密度（Densification）、硬度（Hardness）、韌性（Toughness）和表面粗糙度（Surface Roughness）達到更好的綜合表現。本文章主要描述研究過程利用機器學習演算法種類中的隨機森林模型，輔助設計雷射積層參數，所建立之模型可以提供準確的預測能力及通用性，實驗驗證列印超硬合金，可以達到98.59 %的緻密度、1700 HV1的硬度、8.66 MPa√m的破壞韌性和0.1 mm的粗糙度，揭示機器學習為可被利用於優化3D列印參數之實用的工具。

作者:郭靜男、李采錞雷射切割碳纖維複合材料之技術探討

對於複合材料而言，現今多使用機械切割與銑削等方式加工，雷射切割是一種相對快速且潔淨的加工方式，雷射切割可避免傳統加工製程上面臨刀具損耗及作業粉塵等問題。而雷射切割複合材料的過程中會釋放出刺鼻及毒害氣體，為符合現行法規要求並確保操作人員安全及兼顧操作環境保護需求，針對有害性氣體衍生狀況，建置三重安全防護系統，確保加工過程安全。相較於傳統機械加工製程，雷射加工具備更低加工成本、更高加工效率與更低粉塵汙染之特性，本文將針對複合材料雷射切割製程技術進行介紹。

作者:邱琬雯雷射應用市場與雷射加工智能化趨勢

雷射之應用領域廣泛多樣，隨著不同應用產業之開發，雷射產業逐年成長。2017年全球雷射產值約124.3億美元，相較於2016年成長18.2%，2013~2017之CAGR為5.0%。預計2018年將持續成長，全球雷射產值將達130億美元。因應工業4.0需求，雷射加工走向智能化趨勢。雷射大廠導入數位分身技術，以提高可靠度及產品品質；建立智慧工廠，優化生產，獲得最佳效益。

作者:黃光瑤、陳坤坐、李炫璋雷射長距切割技術探討與應用

雷射製造具備效率高、品質優良、加工範圍廣、加工細緻、高度自動化等優點，可解決傳統加工製程無法解決的難題，甚至改變製程工序促使產業製程的改變。應用於薄鈑金屬加工方面，因應許多產業往輕薄短小方向發展而日顯重要，薄化金屬的用量也隨之大幅上升，在追求產能最大化及產品品質最佳化的前提下，薄鈑金屬的加工與應用成為近年熱門議題。本文將針對雷射長距切割技術進行介紹，說明長距切割技術原理、切割理論分析、製程模擬研究成果，並針對長距切割製程優勢及其應用作說明。

作者:楊映暉、蔡國騰藍光銅製程的產業新發展趨勢

全球人工智慧與電動車市場持續高速成長（CAGR 分別達35.9% 與13.12%），帶動高導電與高導熱材料需求大幅增加，凸顯銅材加工的重要性。傳統近紅外線雷射受限於銅的低吸收率與高反射性，易造成飛濺、孔洞與熔池不穩定，而藍光雷射因對銅吸收率高，能降低反射損耗、穩定熔融區，提升焊接品質。國際大廠如Nuburu 與Laserline 推出高功率藍光雷射，透過光束整形與模組化設計，解決銅加工中光束品質、熱管理與一致性挑戰。本文針對潛在的應用範圍，如電動車驅動電機之銅扁線定子、GIS（Gas Insulated Switchgear）厚銅殼體、DBC（Direct Bonded Copper）引腳焊接、均溫板封口及銅結構件的3D列印…等介紹。

作者:王祥賓透過雷射製程參數調控模具表面粗糙度、硬度與孔隙大小之研究與案例分享

傳統塑膠射出模具遇到結構複雜或深寬比長的模仁時，常會有不飽射、氣泡殘留等問題，但受限於逃氣孔位置過遠或無法使用等問題，因此需要使用透氣模具或滑塊來解決逃氣之問題，提升射出產品的良率。金屬粉末雷射造型複合加工技術所具有的加工柔性，可以在模具的任選位置上構造出具有稀鬆緻密度的多孔質層，孔徑範圍：0.03-0.6 mm，用於排除模內困氣，甚至用作為氣輔成型時的腔內進氣部位[1]-[5]。本案例開發之模具加入創新的SLM多孔隙製程技術，可控的孔隙度、孔洞大小與厚度，可使空氣能順利滲透，降低注射壓力、減少成型和保壓時間。現今多以加入透氣鋼來解決，但目前市售透氣鋼價格昂貴且有相當多的局限性，因此本文利用此技術開發所產生的孔洞性來應用於模具上，使氣體跑入模穴就從周圍的孔洞排出，避免真空現象發生[6]-[9]。

作者:蔡國騰、莊傳勝、李宗翰、賴怡君、林敬智、林得耀、劉松河金屬積層製造創新工業應用案例

積層製造技術是屬於一種加法製造的製程方式，可快速製造出產品原型，以提供設計者概念傳達與產品評估，近來金屬積層製造技術已日趨成熟，產品強度與緻密度已超過傳統鑄造元件，除可快速製造出具功能性測試之原型外，甚至可直接作為功能性之零組件。台灣在模具、半導體、汽機車零組件、石化等產業均具有相當程度的發展規模。近年來國內工業發展受到低價競爭，以及國際上製造重心的技術轉移，全球製造業產生大規模的版圖變化，因此台灣製造產業往高值化發展已刻不容緩。本文將說明目前金屬積層製造於工業應用案例，期望對國內工業發展的技術開發與新創應用有所助益。

作者:黃佩君、范芝榕、許鈞淮、李明蒼以雷射全加成製程技術製作三維導電微結構

本文介紹利用雷射直析技術（Laser direct synthesis and patterning, LDSP）製作三維微米尺寸的導電結構。雷射直析技術原理為金屬前驅物反應溶液(precursor)吸收雷射光後，於聚焦點附近的溶液溫度局部升高，達到金屬離子還原的溫度，即可析出金屬結構。此技術的優點為能在常溫、常壓下進行，製程步驟簡易，製程溶液能回收再利用。藉由多重物理耦合模擬分析離子反應溶液中，雷射聚焦點附近的熱流傳遞現象，以了解製程參數的效應，並獲得對應個別反應溶液混合比例的有效還原溫度。同時，本研究成功運用動態網格生成技術，動態模擬微結構成型，以貼近真實製程中的暫態熱流固耦合傳遞現象。

作者:方彥博、張隆武、柯順升雷射輔助碳纖貼合自動化模組

本計畫開發雷射輔助碳纖貼合自動化模組，係將雷射運用於碳纖維添加熱塑性材料之複合材貼片貼合作業上。藉由雷射加熱，使熱塑性碳纖維布軟化或熔解，然後加壓進行貼合，並且冷卻後回到原來的固體狀態。此自動化設備生產模組，可幫助雷射貼合速度快，表面平整度佳，不需後續修整動作。本自動化模組建構三大機構來進行雷射輔助碳纖貼合作業，包含壓輪機構、滑台機構及雷射機構。為了評估此自動化模組貼合的效益，特別採用三組不同的熱塑性碳纖布，貼合後進行彎曲試驗、衝擊試驗及層間剪切試驗。在彎曲試驗結果中，以Carbon+PC-0.3t之剛性表現最佳，抗折強度平均值為162.8 MPa，抗折模數為10.8 GPa。在衝擊試驗結果中，三種熱塑性碳纖材料衝擊強度差異不大。在層間剪切強度中，Carbon+TPU-0.3t之層間剪切強度表現最佳，層間剪切強度平均值為 61.3 MPa。

作者:簡士凱、陳信助、蔡國騰、王雍行、李閔凱雷射金屬沉積直接成型螺桿技術

雷射金屬沉積(laser metal deposition, LMD)為一種基於雷射應用的積層製造方式，可廣泛應用於金屬品製造、金屬披覆、高價值金屬品重建及功能性零組件製造。而雷射金屬沉積製程包含各種複雜參數，如雷射能量、光斑直徑、披覆路徑方式、粉材供粉量、雷射移動速度及氣體流量。然而這些製程參數往往會因材料、雷射金屬沉積設備與操作環境的不同而有所差異，仍需面臨材料性質與製造精度的挑戰。因此需要透過加法與減法加工之多功能複合製程方法，並整合CAD/CAM軟體以滿足應用與製造需求。本文將針對雷射金屬沉積直接成型螺桿製程中，所使用的加值型CAD/CAM客製化系統、沉積製程研究及其應用進行介紹。

作者:李明蒼、莊嘉揚常壓環境雷射耦合多相反應流體微奈米直析製程技術

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