技術專題主編前言｜雷射應用與積層製造技術專輯主編前言

2014年六月上旬美國底特律舉行的Rapid 2014展，論壇講者之一Lonnie Love （Director, Manufacturing Systems Research Group, Oak Ridge National Laboratory, ORNL）認為美國製造業對國家經濟、社會、科技、安全……等相關議題影響既深且遠，從1988年回顧美國至今因輕忽製造業外移，造成今日失業問題與社會穩定性的後遺症，現在想透過推動先進製造夥伴（Advance Manufacturing Partnership, AMP）計畫，重新建構高附加值的製造業，在AMP項下已陸續推動積層製造（或稱3D列印）、輕量合金、寬頻能隙高功率晶片、數位製造及審核中的先進複合材料等計畫，他們從能源、效率、經濟、科技、社會等面向，構思推動一系列的計畫，期使達成重回高值製造業的目標。

2014年十一月底在德國法蘭克福舉辦的Euromold 2014展期間，也同時舉行技術及市場發展趨勢的會議論壇，其中，就積層製造AM （Additive Manufacturing）的發展現況，Wohlers Associates的總裁Terry Wohlers演講“Developments around the world that could impact supply chains”時，指出Airbus五年內將有好幾百台AM設備生產自己的元件，GE每年在飛行器有超過40,000件具25 %輕量化的新設計，而耐用性卻提升五倍，未來五年將投資35億美元於先進製造，同時以Arcam A2 EBM製作Ti-6Al-4V給F-15引擎熱連結件為例，AM可降成本50 %且耗料率由33:1變成1:1，已有50種Ti-6Al-4V做成板材樣品測試，結果諸如緻密度在HIP熱壓處理後完全無孔洞，重負載超過安全規範十倍，皆超越ASTM規格，也舉出如Honeywell、Kelly Manufacturing Company、Aerosud等公司皆已使用AM製作航太元件；而Arcam公司提供的資料顯示醫材應用案例中，過去6年AM已製作金屬關節輪超過45,000個，所有公司的AM產量加起來則超過90,000個，被植入的則超過30,000個包含Ala Ortho、Biomet、DePuy、Stryker等；在EOS資料則顯示金屬牙冠從2012年每日生產15,000個到2013年每日生產增至19,000個；另外如應用於Nike鞋子、眼鏡、汽車零件等生活用品已讓AM更生活化；最後提出成本、速度、新材料、機器產能等方面若能滿足需求，就能加速AM普及化，也舉出SLM一些專利到期，Mazak Integrex i-400AM採用金屬噴粉頭及光纖雷射複合加工、HP多頭快速3D列印機為例說明AM在市場的創新與可能顛覆市場的成長。

而Euromold 2014另一場地由RepAir （www.rep-air.eu）主辦的“Additive Manufacturing for Future Repair and Maintenance in the Aviation Industrial”symposium，介紹由University of Paderborn, C.I.K./DMRC單位組成的一群人在歐洲與相關單位如SLM、APR、AIMME、Atos、AVANTYS、BOEING、Cranfield、Ogayar ca、IVHM/BOEING、Danish AEROTECH、DANISH TECHNOLOGY INSTITUTE、Lufthansa Technik、University Paderborn、C.I.K./DMRC共十二個單位合組聯盟，由University of Paderborn當計劃召集人，推動RepAir計畫，共有預算5,951,426歐元，主要基金來自EU-FP7 Transport （AAT），其中歐盟提供4,276,352歐元約占總經費72 %，從01.06.2013開始計畫為期程三年，動機在於想推動飛機維護、維修及大修的國際市場移回歐洲，因為航太業的MRO （Maintenance Repair Overhaul）工作機會幾乎都在亞州，肇因歐洲的薪資較亞洲貴約30 %，而複雜元件的MRO成本較普通元件貴約43 %，換句話說，本計畫目的就是想將航太工作機會留在歐洲及降低航空公司營運成本，就航空業者而言，以前載客率50 %就可獲利，但現在廉價飛機盛行競爭激烈，收入無法成長，就須大幅降低成本尤其MRO；此動機的可行性以MRO來說AM是其寄望所在，因為以Boeing 747班機為例共有六百萬個零件，要做出第一台Boeing 747需出圖75,000張，Boeing 747的機翼相較波音第一代飛機1926 B&W重約30倍，整台Boeing747須由66,150Kg高強度鋁材製成，單以一架波音為例就如此多的成本及工作量須考量，何況有那麼多的波音及空中巴士等飛機加總起來更不可思議；所以，RepAir聯盟想找出方法既可使MRO工作機會回流歐洲，又可降低航空業者成本，其概念簡單講就是推動工業4.0來完成，具體說就是透過電腦軟體先模擬MRO的物、時間、製作工序、加工地方、加工者、加工成本、派工單等，先進行分析及模擬後，再去執行實際工作，使航空業logistic全部電腦化，就可有效降低成本，或回流歐洲進行MRO，換句話說，讓MRO謀定而後動！如此，AM將是重要工序之一，因可大量減少備料，而加法與減法複合工序才是主流，目前看其展示的軟體架構已具雛型，但尚未真正用於試做，倒是有現場展示波音零件用E-beam做出的成品頗精緻，但講師說也尚未用於飛機上，因AM認證程序仍在推動中，連文件化都尚未完成，講師也指出還有一段路要走。