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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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前瞻2015 工研院發表多項下世代技術

整理/胡湘湘 照片提供/工研院

工研院發表34 項技術成果,令人又見識到「科技始終來自於人性」的各式創新研發。期望透過前瞻技術的推陳出新,促進產業價值不斷提升。



會裝冰淇淋的智慧感測視覺機器手、大尺寸FDM 3D列印機及可自我修復材料等34 項技術成果,展現工研院在下世代智慧製造及綠能環保材料的技術能量,更與荷蘭最大產業技術研發機構TNO 共同宣布成立「3D列印國際研發平台」,結合工研院及TNO 在3D 列印的研發能量,協助產業加速導入3D 列印行列。

技術成果 展現充沛創新能量

工研院南分院執行長徐紹中表示,工研院運用這幾年在雷射、微機電奠定的基礎,以3D 列印及智慧感測與系統應用兩大技術為主軸,在六甲院區打造雷射光谷試量產工場及育成基地、氫能與燃料電池測試中心外,2015 年將積極投入智慧感測為載具相關的智慧系統、感測網絡平臺,協助產業升級智慧製造並搭上物聯網商機。

其中,在發表會上最「吸睛」的智慧感測視覺機器手,是在現有傳統的機器手上,加裝工研院開發的影像辨識及慣性元件多重感測融合伺服模組,影像辨識就像是人類的雙眼,能夠將雙眼所看到的影像畫面,傳送到控制系統中,經過控制程式即時分析;而慣性元件,已普遍用在手機等隨身裝置用來量測空間位置,可更快速運算機器手的運動相對位置。

視覺感測融合慣性元件的運動感測可讓3D 運動估測精度達正負0.2 毫米,取樣頻率從30Hz 提升至120Hz,較一般機器人的3D 視覺估測精度提升2 倍以上,速度提升4 倍。傳統機器手只要加上工研院這套多重感測融合伺服模組,可使機械手的動作更精準、更協調。

工研院南分院微系統中心副主任范玉文表示,傳統機器手只要加上這套多重感測融合伺服模組,不但一機可判斷各種不同形狀的物件,也適用多種自動化產線的裝配加工,大幅降低自動化成本,同時大大提高生產效率。

此外,為搶攻國際3D 列印市場,工研院與荷蘭TNO共同宣布建立「3D 列印國際研發平台」,結合工研院在雷射金屬3D 列印的技術和荷蘭TNO 在立體光固成型(SLA)3D 列印的技術能量,廣邀臺、歐雙方有意投入3D 列印的廠商加入。工研院已開發出實驗型雷射金屬3D 列印設備及製造金屬3D 列印材料設備,並與國內多家廠商合作開發金屬3D 列印模具及醫材;TNO 也在2014 年歐洲的EuroMold 展發表其最新研發高解析度、大面積的SLA 設備,臺、荷雙方共同建立此技術研發平臺,足見臺灣在3D 列印的研發實力深獲國際肯定。此平臺將協助台歐雙方有興趣進入3D 列印產業的廠商加速研發速度,並以此為臺、歐3D 列印產業互動平臺,共同經營3D 列印市場。

手機、汽車刮傷可自我修復

除了最具亮點的智慧感測視覺機器手和「3D 列印國際研發平台」外,工研院研發出應用於汽車烤漆的自我修復環保樹脂,噴塗於汽車表面最後一道烤漆,塗層經刮擦而產生之淺細紋,透過90 度加熱20 分鐘可將深度在30 ∼ 40um(約頭髮三分之一深度)的刮痕恢復到受損前90% 的表面光澤;若在太陽光40 度照射下,約一星期可同樣達到上述效果。

工研院南分院副執行長曹芳海表示,一些用於傢俱、汽車、手機的聚氨酯漆(PU漆),在製作過程中需加上異氰酸酯,具有毒性亦不環保,工研院首創以二氧化碳與無毒且不含雙酚A 的環氧樹脂,藉由分子結構設計與交鏈反應合成非異氰酸酯聚胺酯樹脂材料,此種材料在高溫下具有彈性,輕度的刮痕能像橡皮筋一樣彈回表層自我修復,較傳統的PU 漆更安全、更耐磨耗,價格上比傳統塗料略貴一成,但可耐數次的淺刮痕,維持產品平整亮麗外觀。除可用於車體或3C 產品塗料,相關技術亦可用於3D列印樹脂、車體內裝之絕熱發泡材及防火阻燃材料,已有國內化工廠洽談技轉量產事宜。

除此之外,工研院研發綠能環保材料技術如:氫能燃料電池、汽車活塞環、環保型煞車片、奈米鑽石潤滑油添加劑及引擎高溫扣件等技術,均能應用於汽車各項元件,讓汽車更加環保節能。

大型化FDM 3D 列印機印椅子、木模

另外,國內第一臺以工業用機械手臂設計的大型化FDM 3D 列印機亮相,可列印50*50*30 公分大尺寸工件。該印表機採用熱熔融沉積技術(FDM)將ABS、HIPS(耐衝擊性聚苯乙烯)、PLA 之條狀塑膠材料,經加熱融化通過微細孔徑噴頭層層列印,並結合成型底板溫控技術,可克服目前小型個人化3D 印表機僅能列印約20 公分立方、特殊工件耗費支撐材及容易翹曲變形的缺點。

工研院表示,採用工業用機械手臂可隨手臂大小列印大尺寸工件,因其具六軸運動功能,可解決目前3D 列印機以X、Y、Z 三軸列印堆疊無法多角度列印的限制,增加列印的彈性,並可節省列印支撐的材料,將來可替代大型木模的開發,以塑模取代木模可節省製作時間約三分之一,節省20% 成本。

工研院將不斷根據產業趨勢及企業需求,積極研發創新前瞻技術,以利國內廠商取得關鍵性技術,順利打入國際市場。

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