技術專題主編前言｜雷射與積層製造技術專輯主編前言

2019年六月份適逢兩年一次全球最大雷射展在德國慕尼黑舉行，十一月份則是每年一次全球最大3D列印展Formnext 2019在德國法蘭克福舉行，藉本次專輯在此向讀者摘記個人在兩展的一些淺見；慕尼黑Laser World of Photonics 2019雷射展參展商共計1,325家，較2017年的1,293家，成長約2.5%，來自40國，而參訪者約有34,000人，較2017年的32,700人，約成長4.0%，超過60%來自德國境外，主要成長人數來自美國及亞州，幾乎全球重要雷射廠商皆有參與，包括Trumpf、Coherent- Rofin、Jenoptik、IPG、SPI、Scanlab等；其中地主國德國居於歐洲雷射領導地位，重量級廠商亦為展場焦點，而德國研究機構Fraunhofer、LZH也同步發表研發成果；中國廠商參展攤位也不少，其中具知名度的有大族激光、MAX等。

IPG為全球最主要光纖雷射源大廠，2019年IPG主要展出脈衝紫外光、綠光光纖雷射含奈秒、皮秒及飛秒、20,000W~30,000W QCW雷射、藍光雷射、RGB雷射、掃瞄頭及各式加工頭等，之前的12萬瓦雷射等CW高功率則未展出，似乎又回到微細加工場域戰場，但從雷射源延伸到掃瞄頭、加工頭，甚至也展出雕刻機，意味逐步踏入各雷射關鍵模組，乃至利基系統，因其掃瞄頭及加工模組特別展出用於紫外光的高難度模組，也展出光束整形模組如Ring + Central並呈現以此模組的加工品質遠優於非複合光束，顯示在製程技術，IPG也頗有涉入；如同Trumpf已逐步由系統走向關鍵模組自主並對外供應的垂直整合，而IPG由2017年宣告的光纖雷射源組件公司內部已垂直整合，似乎正擴充為雷射系統面向的垂直整合。

Coherent為全球主要雷射源大廠之一，專注在雷射源的開發，應用領域包含micro到macro，會場展示主要以各種不同波長的雷射源(UVàIR)，包含氣體雷射、固態雷射與半導體雷射，今年規模較2017年小，主要展出超短脈衝雷射、加工應用，強調其雷射源搭配加工模組可有良好製程品質，並展出各式應用，諸如UV皮秒雷射用於OLED、 IC wafer切割、薄膜加工的高速低熱影響區，也展出各廠力推的汽車電池電極、電動馬達粗線圈端頭等銅-銅、銅-鋁的銲接，另有鋁鑄Pump Housing的3.8KW雷射銲接取代傳統O-ring鎖固以永絕漏水氣問題、汽車儀錶板日夜兩用雷射雕刻、汽車不鏽鋼油管銲接、皮秒雷射用於Bus Bar Stripping的銅-polymer銲接、不鏽鋼Sensor Housing 銲接、不鏽鋼Heating Device銲接、不鏽鋼ABS Brake Sensor銲接等，也展出以Excimer UV Laser及其光學頭影模組進行Flexible OLED及Micro LED大面積的lift-off transfer，顯然雷射巨量轉移也是目前應用的趨勢，除汽車應用，顯示面板應用也是熱門市場；另外，較驚訝的是德國OR Laser竟然也被Coherent併購，其所推出的3D Printer Creator也在此次展出，其煙塵排廢設計頗獨到，且價格很有競爭力工作範圍直徑10公分，高度10公分，定價約15萬美金，而其加工掃描頭則力推其併購的Scansonic產品。

Trumpf本次展出主要有打標、切割、銲接、微細加工、3D列印及產線數位連接(TruConnect)，展場以電動汽車為載具，說明前述五大技術在車子的應用例，其中，銅-銅、銅-鋁的銲接展品頗多，顯示此應用正夯或技術頗具挑戰；在焊接技術上除銅質銲接，其光纖雷射結合循跡掃描達成精準銲接，使得銲接品質相當良好；微細加工以超短脈衝雷射進行硬脆材料、高分子複合金屬、高分子複合硬脆材料、異質金屬材料間的焊接、切割也都有展示；3D列印含PBF(Powder Bed Fusion)及LMD(Laser Metal Deposition)展出應用於汽車部品，如以LMD在剎車盤面披覆耐磨材料、PBF製作齒輪連件等；產線數位連接命名為TruConnect，透過各雷射設備通訊協定及感測器，可將機台雷射參數回傳到Trumpf控制中心，以統計系統內各模組數據諸如雷射功率、平台移動速度、掃描器速度/範圍等，以通知客戶設備各模組正常與否、該否維修等，強調不蒐集製程參數，不外洩客戶資訊，可能會逐步完構工業4.0功能甚至全廠人工智慧化；整體而言，Trumpf本次較強調技術應用，對雷射設備本身較未若往昔般強調，應該是想以應用及其成效來凸顯公司本身設備的優異。

今年E-Mobility的銅銲接是顯學，眾多講者都在分享銅銲接在電動汽車電池電極或馬達的應用，其中一場〝Challenges in Component Welding for E-Mobility with the Laser Beam〞 by Thorsten Twiehaus, Project Manager, FEF，分享在低度真空環境下，對銅-銅、銅-鋁以600 W與16 KW進行銲接，可有減少濆濺、低功率高滲透深度、降低工時等效果，對追求高銲接表面品質，低真空環境銲接是一選項；而〝Blue Laser as Game Changer in Copper Applications〞by Marks Rutering, Laserline GmbH，分享將藍光與IR Diode Laser複合形成甜甜圈光型，中間是IR諸如1000W，周圍是藍光500W進行銅板銲接，可以獲得高滲透深度、幾乎無噴濺、高熱傳銲接等優勢，採用藍光預熱軟化，加速IR銲接的複合光型與波長，對銲接或切割從理論上而言，選對波長、前熱軟化、中熱熔銲、後熱回火，本是理想方式，只是成本效益仍是考量重點，但對高品質銲接，似乎也需考慮複合雷射加工方式，才能確保電池電極的良好電性與安全。