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节能美光雷射清洁机,除鏽去垢一扫即除

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节能美光雷射清洁机,除鏽去垢一扫即除

金属材料产业扮演工业之母的角色,台湾金属材料产业及所衍生中下游金属製品产业产值达 2.3 兆元,如何减少工序、提升精度,是产业转型跃升的重点。工研院研发的「节能美光雷射清洁机」,快速有效褪去加工件鏽垢,提升精度,获国际肯定,入围 2018 全球百大科技研发奖。

细长的红色雷射光轻巧的一扫而过,满是鏽斑的铁片马上露出平滑的亮银色基材!如此的除鏽好功力,来自工研院所研发的「节能美光雷射清洁机」。谈起这项技术的开发缘起,工研院雷射与积层製造科技中心关键模组部经理曹宏熙坦言,这并非是研究计画中的一部分,而是来自一段有趣的小插曲。

意外插曲 开启雷射应用新视野

「同事家的烤箱烤盘积了许多碳垢,用菜瓜布拼命刷也刷不起来,心想不如拿这块废铁盘来研究室,用雷射打印刻上自己的名字试试看。」曹宏熙说,这一试,竟然试出了一个惊人的发现,「名字是刻上去了,但他也发现雷射光扫过的地方,碳垢竟然也自动脱落了!」

熔点与气化点的完美结合,雷射轻而易举地就能将碳垢气化。这项新奇的发现,激发起众人的好奇心,心想:「碳垢都能清除了,那铁鏽、铜鏽或是洗手台的水垢呢?」好奇心重的他们,对着办公室所能找到的物品一项一项测试,也在这具有实验精神的行动中,找到了雷射的未来运用。

曹宏熙坦言,10 几年前德国人就开始运用雷射为铁轨与汽车除鏽,但因为所採用的雷射是一种连续性的雷射,所以始终没有跨出除鏽之外的应用。「现在我们自己做雷射源,针对基材与髒汙特性,来调整雷射的脉冲宽度与参数,进行客製化,在去除髒汙的同时确保基材不受损伤,」曹宏熙说。「为了不伤及基材,製程端的同仁必须细心调整,再回馈给研发人员进行参数微调,过程中哪怕是毫米数据差,都会大大影响成效,」曹宏熙回忆研发过程,每当取得昂贵的基材,就得更小心翼翼,「有些昂贵的样品一小片就要价好几万元,常常是弄坏了也不见得能得出一个完美的参数,因此我们的实验成本实在非常高。」

节能美光雷射清洁机,除鏽去垢一扫即除 经过多次改良的最新雷射除鏽机,仅有 24 吋行李箱大小,小至家庭,大至工商业,都能利用雷射完美完成清洁工作。

台湾加工产业多,受限台湾气候潮溼,零件常常在焊接前就已生鏽,因此多需透过人工抛磨的方式先行除鏽再焊接,否则焊接部位会不够牢固。然而人工抛磨有其风险,除了可能损及原件造成精度下降,也容易造成工伤,因此除鏽工作早已困扰产业界多年,而国外的除鏽机 1 台动辄要价 300 万元起跳,一般中小型企业难以负担。

免维护无耗材 深具竞争优势

「即使有能力负担,国外的除鏽机也不一定适用于台湾产业,」曹宏熙进一步解释,「德国机器瓦数多在 500 瓦以上,只能除去铁鏽,我们利用脉冲雷射缩减到 50 瓦,但雷射瞬间峰值可达 5 万瓦,不仅电费省、体积也小,使用材质範围更广,与德国机器相较,我们有很大的竞争优势。」

工研院所研发的节能美光雷射清洁机,能透过单机版控制介面及软体,业者无须安装与调整,就能轻鬆的透过电脑选择清洁模式,调整清除线宽、能量与速度;除此之外,全光纤架构设计不仅不用维护,甚至无须耗材。最终目标是希望小至家庭,大至工商业,都能利用雷射完美完成清洁工作。

为更加切合市场需求,曹宏熙与团队致力于缩小机台,今年推出的崭新机型,从原先大如 1 台双门冰箱,缩减为仅有 24 吋行李箱大小;手持式枪头也从 3 公斤改良至 1 公斤的轻巧重量,目前已经可以进入产业实际运作,对于加工製造厂而言,无疑是减少加工流程、提高商品精度的一大助力。

研发团队下一步计画打进台湾傲踞全球的「晶片与半导体业」,「现在的半导体业使用有机溶剂清洁髒汙,过程中就会产生许多废水与汙染源,如果可以利用雷射做清洁就不会有这样的问题。」曹宏熙说。儘管雷射清洁技术在不同基材与髒汙型态上的挑战依然不断,曹宏熙始终相信,若雷射可以与传统加工产业结合,将可大幅提高产业的国际竞争力。曹宏熙深具信心地表示:「目前世界各国在雷射应用方面都尚在起跑阶段,如果我们能率先将雷射导入设备厂,相信对于发展精密机械乃至智慧机械产业,绝对有莫大助益!」

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