金属材料产业扮演工业之母的角色，台湾金属材料产业及所衍生中下游金属制品产业产值达 2.3 兆元，如何减少工序、提升精度，是产业转型跃升的重点。工研院研发的“节能美光激光清洁机”，快速有效褪去加工件锈垢，提升精度，获国际肯定，入围 2018 全球百大科技研发奖。
细长的红色激光光轻巧的一扫而过，满是锈斑的铁片马上露出平滑的亮银色基材！如此的除锈好功力，来自工研院所研发的“节能美光激光清洁机”。谈起这项技术的开发缘起，工研院激光与积层制造科技中心关键模组部经理曹宏熙坦言，这并非是研究计划中的一部分，而是来自一段有趣的小插曲。
意外插曲 开启激光应用新视野
“同事家的烤箱烤盘积了许多碳垢，用菜瓜布拼命刷也刷不起来，心想不如拿这块废铁盘来研究室，用激光打印刻上自己的名字试试看。”曹宏熙说，这一试，竟然试出了一个惊人的发现，“名字是刻上去了，但他也发现激光光扫过的地方，碳垢竟然也自动脱落了！”
熔点与气化点的完美结合，激光轻而易举地就能将碳垢气化。这项新奇的发现，激发起众人的好奇心，心想：“碳垢都能清除了，那铁锈、铜锈或是洗手台的水垢呢？”好奇心重的他们，对着办公室所能找到的物品一项一项测试，也在这具有实验精神的行动中，找到了激光的未来运用。
曹宏熙坦言，10 几年前德国人就开始运用激光为铁轨与汽车除锈，但因为所采用的激光是一种连续性的激光，所以始终没有跨出除锈之外的应用。“现在我们自己做激光源，针对基材与脏污特性，来调整激光的脉冲宽度与参数，进行客制化，在去除脏污的同时确保基材不受损伤，”曹宏熙说。“为了不伤及基材，制程端的同仁必须细心调整，再回馈给研发人员进行参数微调，过程中哪怕是毫米数据差，都会大大影响成效，”曹宏熙回忆研发过程，每当取得昂贵的基材，就得更小心翼翼，“有些昂贵的样品一小片就要价好几万元，常常是弄坏了也不见得能得出一个完美的参数，因此我们的实验成本实在非常高。”
▲ 经过多次改良的最新激光除锈机，仅有 24 吋行李箱大小，小至家庭，大至工商业，都能利用激光完美完成清洁工作。
台湾加工产业多，受限台湾气候潮湿，零件常常在焊接前就已生锈，因此多需透过人工抛磨的方式先行除锈再焊接，否则焊接部位会不够牢固。然而人工抛磨有其风险，除了可能损及原件造成精度下降，也容易造成工伤，因此除锈工作早已困扰产业界多年，而国外的除锈机 1 台动辄要价 300 万元起跳，一般中小型企业难以负担。
免维护无耗材 深具竞争优势
“即使有能力负担，国外的除锈机也不一定适用于台湾产业，”曹宏熙进一步解释，“德国机器瓦数多在 500 瓦以上，只能除去铁锈，我们利用脉冲激光缩减到 50 瓦，但激光瞬间峰值可达 5 万瓦，不仅电费省、体积也小，使用材质范围更广，与德国机器相较，我们有很大的竞争优势。”
工研院所研发的节能美光激光清洁机，能透过单机版控制界面及软件，业者无须安装与调整，就能轻松的透过电脑选择清洁模式，调整清除线宽、能量与速度；除此之外，全光纤架构设计不仅不用维护，甚至无须耗材。最终目标是希望小至家庭，大至工商业，都能利用激光完美完成清洁工作。
为更加切合市场需求，曹宏熙与团队致力于缩小机台，今年推出的崭新机型，从原先大如 1 台双门冰箱，缩减为仅有 24 吋行李箱大小；手持式枪头也从 3 公斤改良至 1 公斤的轻巧重量，目前已经可以进入产业实际运作，对于加工制造厂而言，无疑是减少加工流程、提高商品精度的一大助力。
研发团队下一步计划打进台湾傲踞全球的“芯片与半导体业”，“现在的半导体业使用有机溶剂清洁脏污，过程中就会产生许多废水与污染源，如果可以利用激光做清洁就不会有这样的问题。”曹宏熙说。尽管激光清洁技术在不同基材与脏污型态上的挑战依然不断，曹宏熙始终相信，若激光可以与传统加工产业结合，将可大幅提高产业的国际竞争力。曹宏熙深具信心地表示：“目前世界各国在激光应用方面都尚在起跑阶段，如果我们能率先将激光导入设备厂，相信对于发展精密机械乃至智慧机械产业，绝对有莫大助益！”
（图片来源：工研院）
