車載玻璃創新雷射加工技術

摘要：2020年全球汽車總產量將上看1億台且未來陸續導入先進駕駛輔助系統之情況下，每輛車的玻璃使用量將由原本的35%提升至40%。為了因應汽車產業少量但多樣化的需求，傳統玻鑽石刀機械式切割由於製程轉換繁瑣、後處理研磨製程造成之玻璃粉塵與水汙染環保問題，以及未來車載玻璃電子裝置需無水式的加工製程等條件下，已經無法滿足需求。因此工研院針對汽車玻璃載具需求，提供整套雷射加工製程解決方案，預期以先進雷射加工技術推動台灣玻璃產業進行轉型升級，接軌國際發展趨勢讓台灣在車載玻璃加工市場維持競爭力。
Abstract：By 2020, global annual sales of light vehicles are projected to reach 100 million units and the demand for adopting Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) is growing rapidly. Hence the usage of glass for each vehicle is expected to increase from 35% to 40%. With complicated process conversion procedures and requirement of post-processing to handle glass dust and water pollution problems, the conventional diamond scribing and breaking method are outdated and cannot meet the nowadays small volume, diversed and water-free requirements for the future automotive industry. Therefore, ITRI has developed a novel laser processing technology to align with global trends and to provide a solution to transform and upgrade the automotive glass industry in Taiwan. This advanced laser processing technology has significant advantages over conventional mechanical methods to ensure our competitiveness in the global automotive glass processing market.

關鍵詞：玻璃切割、雷射加工、汽車玻璃
Keywords：Glass cutting, Laser processing, Automotive glass

前言
根據國際市調機構與調查2020年全球汽車總產量將上看1億台，如圖1(a)所示，而前擋風玻璃、後擋風玻璃、左右側窗、環景天窗、車內後視鏡以及車外後視鏡等原本就使用的玻璃量，已經佔每輛車表面積超過35%以上，加上未來先進駕駛輔助系統(Advance Driving Assistant System, ADAS)的安裝配備與車用物聯網的發展趨勢下，每輛車未來必須再搭載玻璃顯示裝置以操作或監控行車紀錄資訊。根據工研院IEK產經中心在2017年針對全球車用面板市場展望中提到，在2013年平均一台車使用不到0.6個車用面板，但預估2020年平均一台車將搭載1.7個車用面板，如圖1(b)，因此除了車用本體的基本玻璃需求量之外，加上車用面板的需求下，合理預估每輛車的玻璃使用量將上看40%以上。

(a)

(b)
圖1 全球汽車總產量與配備的車用面板顯示器預測[1][2]

全球第一大玻璃製造商康寧與福特汽車合作在2016年CES展首先推出將手機用的Gorilla大猩猩強化玻璃導入應用在車外、車內裝潢的概念車，如圖2(a)所示。在展場中的福特汽車，其車外玻璃部分採用Gorilla 玻璃來製作，大猩猩Gorilla玻璃主打在較薄的玻璃厚度(0.55~1.1 mm)即可達到更強的衝擊與抵抗破壞的能力，因此可讓車體重量減少50英磅，進一步節省能源使用；而在車內部分，則是以將Gorilla玻璃結合面板技術推出數位式儀錶板、中控台、與前瞻概念的方向盤產品，如圖2(b)(c)所示，康寧玻璃在2016 CES展宣示跨入車用玻璃的領域且獲得歐美高階車款採用下，已經引領全球汽車製造商相繼推出以玻璃內裝化的車型。
在康寧切入車用玻璃之前，三菱集團的旭硝子玻璃(AGC)是現階段全球最大的車體玻璃製造商，市佔率超過30%以上，AGC車體玻璃製作目前採用(1).膠合玻璃與(2).物理強化玻璃兩個技術來生產，在膠合玻璃的製作流程：玻璃原料裁切→外型粗切割→邊緣細磨導角→清潔→黑框印刷→加熱烤彎→冷卻→清潔→兩片玻璃PVB膠貼合→檢驗品管→包裝出貨；在物理強化玻璃的製作流程：玻璃料裁切→外型粗切割→邊緣細磨導角→清潔→黑框印刷→加熱→冷卻→檢驗品管檢驗品管→包裝出貨，生產流程分別如圖3(a)(b)所示。

圖2 車內玻璃載體顯示裝置[3][4]