發稿日期：112年6月21日
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為提升我國製造業產品加工效率與生產品質，協助臺灣製造業強化製程優化能力，國科會積極推動智慧製造創新技術研發；在國科會長期支持下，國立成功大學機械工程學系羅裕龍教授開發出「智慧雷射加工之優化製程系統」，可協助製造業大幅減少產品在量產加工前反覆試驗所花費的時間與材料成本。
雷射加工技術廣泛應用於國防/航太工業中的3D金屬列印、汽車工業中的異質合金雷射焊接，及半導體產業晶圓之矽穿孔（Through Silicon Via, TSV）製程。羅教授團隊結合成功大學、高雄科技大學、南台科技大學等多位教授跨領域合作，研發一套具應用價值之「智慧雷射加工之優化製程系統」，其運用製程參數優化模型、監測製造流程、並依監測結果調整與控制雷射功率等系統整合方法，達成製程優化並提高產品良率；可鏈結國內機械相關業者如：數可科技、圓融科技、安集科技、新代科技、正鉑雷射、裕隆汽車、馬路科技、東台精機及東捷科技等共同合作。其優化製程系統應用效益如下：
1、3D列印時，透過精確控制雷射功率和掃描模式，系統能夠優化工件結構強度的同時，亦進行更高的掃描速度，從而提升生產效率；為國防與航空製造業帶來更廣泛的應用前景。
2、異質合金雷射焊接時，透過優化雷射焊接參數，系統能夠實現高強度的焊接接合，並減少材料變形和焊接瑕疵；為汽車製造業帶來更有效率的雷射焊接應用。
3、以綠色乾蝕刻製程透過優化雷射加工參數，系統能達成更精確的矽晶圓深鑽孔加工，同時降低生產成本；為半導體產業之綠色製造提高生產效率，以達成永續經營的理念。
在生產過程中，優化製程系統結合雷射加工技術、參數優化分析模型、監測與迴授控制系統，可協助確定節能與減碳優化範圍，在符合品質條件下達到低耗能與低碳排之使用要求，從而實現綠色製造。
就整體而言，智慧雷射加工之優化製程系統可加值國內3D金屬列印系統，協助國內汽車電池供應商業者技術升級，及深化半導體矽穿孔雷射加工技術，可為製造業帶來更高效、更精確的綠色製造生產方式，開創新的藍海市場。對於優化產品品質、縮短交貨周期、節省成本資源以及提高生產效率皆具有重要意義，對提高台灣工業界的經濟競爭力至關重要。羅教授團隊期待此系統在製造業中能廣泛應用，其關鍵技術可引領次世代機械加工的綠色科技元素，往綠色製造與減碳目標前進，促進生態友好且為實踐永續製造目標邁進。
參考資料：
3D金屬列印:
[1] T.N. Le, Y.L. Lo, “Effects of sulfur concentration and Marangoni convection on melt-pool formation in transi-tion mode of selective laser melting process,” Materials and Design, 2019.
[2] H.C. Tran, Y.L. Lo, “Heat transfer simulations of selective laser melting process based on volumetric heat source with powder size consideration,” Journal of Materials Processing Technology, 2018.
[3] H.C. Tran, Y.L. Lo, “Systematic approach for determining optimal processing parameters to produce parts with high density in selective laser melting process,” The International Journal of Advanced Manufacturing, 2019.
[4] H.C. Tran, Y.L. Lo, H.C. Yang, H.Z. Xiao, F.T. Cheng, T.H. Kuo, “Intelligent Additive Manufacturing Architec-ture for Enhancing Uniformity of Surface Roughness and Mechanical Properties of Laser Powder Bed Fusion Components,” IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2022.
雷射焊接:
[1] N.T. Tien, Y.L. Lo, M.M. Raza, C.Y. Chen, C.P. Chiu, “Optimization of processing parameters for pulsed laser welding of dissimilar metal interconnects,” Optics & Laser Technology, 2023.
矽晶圓深鑽孔:
[1] K. Dileep, Y.L. Lo, C.H. Yang, “Simulation study and parameter optimization of laser TSV using artificial neural networks,” minor revisions to Journal of Materials Research and Technology, March 2023.
合影左起為國立成功大學機械系洪嘉宏助理教授、國立成功大學航太系 王覺寬名譽教授、國科會工程處李志鵬處長、國立成功大學機械系羅裕龍講座教授、國立高雄科技大學電機系楊浩青教授及南台科技大學機械系陳紅章助理教授
