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工業技術與資訊月刊

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299期2016年09月號

2016-09-15 Published

封面故事 Features

不只雕刻上色 還能檢測金屬有毒成分 雷射檢測技術大躍進

撰文/陳玉鳳 攝影/謝慕郁

食安風暴下,食品安全受到重視,餐具材質是否含有有毒金屬,是值得關注的問題。過往要檢測器具的金屬成分需要大費周章試驗,現在,由工研院開發的「金屬彩色上色技術」,能在雕刻圖案上色的同時,透過色彩的變化,檢視金屬成分是否正確,為大眾健康多添一分保障。

雷射雕刻透過金屬氧化膜厚度的控制,可以呈現繽紛絢麗的色彩。
雷射雕刻透過金屬氧化膜厚度的控制,可以呈現繽紛絢麗的色彩。

單一雷射波長 變化出250多種顏色

以單一雷射波長系統產生多樣化炫彩,工研院積層製造與雷射應用中心副主任洪基彬表示,「透過三年來不斷的嘗試及參數調整,我們現在已能掌握250多種顏色。」要呈現如此多樣的顏色,雷射的峰值功率範圍是一大關鍵,範圍越大就可以容納更多的參數設定,工研院積層製造與雷射應用中心經理曹宏熙也補充說明:「相較於一般的峰值功率落在700至1,200瓦之間,我們的雷射峰值高達3萬瓦。」

相較於其他國家大多採用雷射單點掃描,最高速率250 mm/s的技術;工研院則是採用雙光束加工,這是全球唯一採用雙點掃描的技術,最高速率可達到400 mm/s,且顏色可隨角度大幅變化,呈現炫彩效果。

方法簡便 具環保特性

工研院投入單一雷射波長上色技術的研發,原本僅是鎖定圖案雕刻此一用途,沒想到在「無心插柳」之下,意外成就這項創新的檢測技術,洪基彬說,「在一次雷射雕刻過程中,我們發現圖案顏色與設定不同,覺得有異,經過分析發現原來是金屬材料中含有不該出現的有毒元素『錳』。」這一發現也就為原本的雕刻技術增添更高的附加價值,在為器具直接上色的同時,還能檢驗材料品質。除了檢測是否有毒外,這種獨創的雷射炫彩能力,由於需取得製程參數密碼才能獲得相同顏色,因此還能用來防止偽造。

一般來說,過去如果要檢測金屬是否有毒,主要是進行金屬切片分析,不僅會破壞器具本身,且分析過程耗時,得花上好幾天的時間,而採用工研院的「金屬彩色上色技術」,毋需破壞金屬,且在20分鐘之內就能得知有毒與否。「我們提供了一種簡便快速的檢測方式,如此就能擴大檢測範圍並提升廠商受測意願,進一步確保大眾不受有毒金屬毒害。」洪基彬說。

就環保的層面來看,在各種金屬上色技術中,雷射多彩也有獨特優勢。例如,印刷化學法有塗料塑化污染問題;電鍍法則有鍍液排放環保問題,且兩種方法皆有誤食與掉漆等問題,這也就凸顯雷射多彩上色技術的無毒、無油墨、無廢液等優點,更適合用來為餐具食器等器具上色。

打造個人化餐具 金屬文創大有可為

由於同時兼具雕刻上色和檢測毒物的功能,此一技術已受到許多矚目。餐具業者使用相關雷射雕刻機設備能為自家生產的餐具打上商標,並以此向消費大眾提供無毒檢測保證,洪基彬也提到,「有業者發想在賣場提供客製個人化的圖案雕刻服務,讓消費者在現場購買餐具後,可以自由於同時兼具雕刻上色和檢測毒物的功能,此一技術已受到業界矚目。餐具業者使用相關雷射雕刻機設備,能為自家生產的餐具打上商標,並以此向消費大眾提供無毒檢測保證,洪基彬也提到,「有業者發想在賣場提供客製個人化的圖案雕刻服務,讓消費者在現場購買餐具後,可以自行挑選喜愛的圖案刻在上面,不只是標記個人用品,也是個人風格的展現,更能確保自己沒有買到有毒餐具。」為實現這種「隨選即刻」的服務,即便目前的雕刻上色速度已經很快,工研院團隊接下來仍將針對速度進行強化。

目前此技術已提供國內八家廠商使用,因工研院的「雷射無毒多彩同步檢測技術」具備無毒、環保、防偽造、檢測、美觀等諸多優點,可協助臺灣金屬文創產業朝向少量多樣、客製化、個人化,以及建立自有品牌的方向發展。

洪基彬(中)與團隊研發「金屬彩色上色技術」,不但可以打造出獨一無二的金屬文創商品,更能為食安把關。
洪基彬(中)與團隊研發「金屬彩色上色技術」,不但可以打造出獨一無二的金屬文創商品,更能為食安把關。
  
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