本期內容簡介

雷射應用與數位轉型技術專輯

臺灣國際雷射展2024 年8 月21 日至24 日於南港二館舉辦，共有135 家354 個攤位參展，基於多展同時二館舉辦， 共有149,864 人次來訪，相較於德國法蘭克福2024 年11 月19 日至22 日舉行的Formnext 2024，共864 家參展商，約 34,400 名參觀者現場體驗積層製造的未來，臺灣的多展聯辦效果，更能促成大家對雷射及積層製造的認識與參與，而數位轉型技術在臺灣自動化展、工具機展、醫療展等多個展場皆可見其展出，顯見雷射應用與數位轉型技術已深入產業需求；兩年一次全球最大雷射展LASER World of PHOTONICS 2025，將於2025 年6 月24 至27 日於德國慕尼黑盛大舉辦，也將規劃順道拜訪柏林相關單位，歡迎大家與工研院共同組團參訪，既增進技術知識，蒐集市場資訊，亦彰顯臺灣產業實力。

雷射應用涵蓋加法及減法製程，往昔著重硬體設施及製程經驗，隨著模擬技術與軟體被導入後，數位孿生逐漸受重視，各類模擬預測模型互有長處及益處，近期隨著AI 乃至生成式AI 興起、Wi-Fi、藍牙、毫米波、5G 等無線通訊更臻成熟，以及淨零碳排環境組織永續營運的要求，讓硬體、軟體、服務、通訊等技術形成完善的系統整合，更利於智慧製造及無人工廠自動生產的實現；本期專輯共十三篇文章，將就領袖觀點、產業脈動、技術探討、市場前線等面向分享讀者。

本期領袖觀點邀請台勵福集團執行長藉「借鏡國產雷切設備成功模式，勇跨雷銲新領域，開拓一站式製造新藍海」，分享該集團為何及如何由初創的工具機，邁入堆高機並成為臺灣最大廠，再跨入雷射切割機，近期擴展至雷射銲接機，除認知只靠單一設備打天下的時代已經過去，完整的產線規劃，提升自動化程度，減少人員依賴、降低營運成本等需求在疫情之後更加凸顯，亦敏銳蒐集市場資訊，而正確觀察到電動車應用會是殺手級應用，勾勒結合自動化倉儲，成為國內首家集生產、倉儲物流為一體的智能設備製造和解決方案商，未來目標更將在智能化、自動化和數據化方面不斷發展，並應用於更廣泛的領域，如物聯網、人工智慧等，以滿足市場及產業需求，深具遠見。

產業脈動方面，各國對於淨零碳排、節能的需求，促成化合物半導體的發展，其中碳化矽因其優異的電氣性能，高功率操作熱損失低，有利於能源效率的提升，而碳化矽因為長晶成本高昂，使得市場擴張性受到侷限，於是業界朝向長晶技術改良，如6 吋切換至8 吋晶錠的製作以及基板加工技術的改善來發展，「碳化矽晶圓加工趨勢分析」介紹目前碳化矽基板的製作趨勢，分析相關設備針對碳化矽特性在材料利用率、製程時間上的改良，以利碳化矽元件成本的降低並進一步擴大市場規模；為緩解日益惡化的勞動力不足危機，服務型自主式移動機器人AMR 具有關鍵性的角色，在各個產業轉型過程中有非常重要的角色，AMR 應用範圍廣泛，包含倉儲物流、生產線、商業環境等領域，近年來AMR 藉由導入資訊科技IT、人工智慧AI 以及數據科學等技術應用，包含平台整合、路徑優化與預測分析等，以機械設備為主體的自動化設備型機器人，將進化至具有智慧應用能力的服務型機器人， 「服務型自主移動機器人發展現況與產業應用分析」探討AMR 技術在產業轉型中應用並進行分析，提供產業導入AMR 應用評估與指引，參考本文利於產業進行策略制定，運用智慧科技協助產業數位轉型，以實現最佳效益。

技術探討方面，2024 年雷射市場的驚奇之一，可能是國際大廠Coherent 公司股價創下了歷史新高，每股達到創紀錄的109 美元( 約3,500元台幣)，曾因董事會尋求經營轉機，面臨向全球兜售公司的Coherent，股價在2021 年降到每股24 美元的低點，在與II-VI 公司合併後，短短的3 年間，市值成長了4.5 倍， Coherent 是如何反敗為勝的呢，相當值得我們深究，反觀2010 年到2020 年雷射產業最紅的國際光纖雷射大廠IPGphotonics，股價在2021 年達到每股252 美元的最高價後，一路崩跌到2024 年目前的每股78 美元，股價崩跌70%，如果說股票是經濟與技術的櫥窗，這兩間公司的營運變化，肯定代表著某一種雷射技術的變遷，「由Coherent 與 IPG 年報來看全球雷射發展新趨勢」將以Coherent 與 IPG 的年報，嘗試分析背後所代表的雷射發展趨勢，並探討兩家公司未來尋求精進的可能發展方向，以供國內業界參酌；為因應3D-IC 先進封裝之需求，雷射TGV(Through Glass Via) 技術具有低損耗、物理性質穩定等優勢，現今常用之直寫式雷射TGV 技術受限於加工方式單一而無法加工複雜的孔形，且蝕刻範圍過大造成生產速度過慢等問題，「掃描式貝塞爾光束TGV 技術」將介紹掃描式雷射TGV 的製程技術、光學特性及圖案化加工應用案例；短脈衝雷射能實現材料高效去除率與低熱損傷，適合應用於微米與奈米級的精密加工，雷射突衝模式(Pules Mode) 有別於以往單脈衝加工模式，透過在極短時間內發射多個高頻脈衝，不僅可大幅提升製作精度，亦能雕刻複雜結構，在加工速度可大幅進步外，更可有效減少雷射加工時作用在材料表面的熱影響區，實現高品質製程表面與細緻精準的加工，「超快雷射突衝模式製程應用之機會」探討超快雷射突衝模式的特性與其在未來精密製造中的應用潛力，雷射突衝模式加工製程，對於高精度需求的加工尤為重要，可預期此模式在微加工領域將有更廣泛的應用，尤其是電子元件和生物醫學裝置的製作。

近年來，雷射熱處理技術因高能效、精確加熱及低碳排放優勢，成為新興方案，該技術通過高密度光束快速加熱表層，因能量集中可減少散失，並能降低二氧化碳排放，助力工業實現低碳製造，提升生產效率並減少二次加工需求，「產業雷射表面熱處理之工法概要及優勢」分享熱處理技術在不同產業中的應用及其主要類型，包括整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理，說明各自特色及應用需求；因應人口增長以及生產製造業的蓬勃發展，無論是居住房屋或是廠房擴建的需求皆隨之提高，促使鋼構市場逐年成長，預期2034 年規模將達1,800 億美元，在此市場驅動力的作用，及全球環保意識抬頭，各國紛紛制定淨零碳排的政策，其中鋼構業更是首當其衝受到關注的產業之一，鋼構雷射銲接新工法成為一項克服產能以及降低碳排放量的解決方案，「建築鋼構高功率雷射深銲模擬技術」是為提升雷射銲接技術精度、效率及穩定性，而投入H 型鋼雷射深銲模擬技術研究，針對熔池形貌及銲後金屬晶粒成長模擬，已能有效作為雷射銲接參數決策的初步依據； 雖然雷射銲接相較於傳統銲接工法具有快速且精準的優勢，但來料品質常成為影響銲接品質的關鍵因素，尤其是母材的變異，往往需要依賴人工觀察及經驗判斷來調整銲接參數，隨著市場產能需求持續增加，迫切需要數據化、即時檢測與智慧調控技術來提升銲接良率，「智慧加工監控與AI 邊緣決策輔助系統開發之研究」分享團隊如何發展智慧加工監控與AI 邊緣決策輔助系統，以光譜儀進行雷射銲接高干擾環境下的作業數據監控，利用所感測的數據，建立輕量版銲中瑕疵檢測AI 模型，已可達到準確度98% 的高穩定性即時檢測效能，亦發展AI 智慧加工監控邊緣決策輔助示範系統，可基於專家法則提供銲接瑕疵的參數調整推薦，實現銲接作業「監」與「控」的無縫整合。

傳統模具因減法加工技術上的限制，無法提供更有效的冷卻型式，而3D 列印積層製造是採用不同以往的加法技術，可以在模具內部製造複雜的通道，同時因採用逐層成型的工序，只針對需要成型的部份進行燒結，以最節省材料的方式完成工件製作，同時所形成的隨行冷卻通道(Conformal cooling channel) 可提供更精確的溫度控制及快速熱傳導，對於模具製作及後續的商品生產過程，能夠具有節能減碳及降低生產成本的效益，透過3D 列印方式來製造模具，並非只是製造工法上的轉換，而是促進模具產業另一次躍升的契機，透過隨行冷卻通道設計的引入，更能在熱交換性能提升，「金屬3D 列印模具在熱交換性能的挑戰與機會」將以射出成型模具作為探討目標，分析如何透過隨行冷卻通道的設計，同時搭配數值模擬分析來提升模具的熱交換性能，若搭配生成式人工智慧GAI的仿生技術，針對不同產品曲面進行深度學習，不但有助於模具熱傳導性能的提升，也更能節省開發的時間及成本，促使模具及相關產業更具有競爭優勢。

企業工廠普遍存在分散於多處資料發報源，需仰賴IoT 進行數據收集，如環境溫溼度、機具位置與移動物體追蹤等，考量省電與移動需求，採用藍牙無線跳點傳輸已是通訊常見手段，然而在導入可移植訊號發報源傳輸方案時，往往因為傳輸頻寬限制下需於可用性與穩定性之間做取捨，無法同時兼顧多數量與高效率，「高密集可移植源之無線跳點傳輸應用優化研究與實作」提出一轉遞決策機制以舒緩藍牙標準網狀網路有限頻寬下多發報源封包碰撞問題，可保有網狀網路延伸傳遞距離的同時，亦可於密集發報環境下提高傳輸穩定性，透過開發平台驗證結果，本方案顯示可大幅提升封包成功率。

市場前線方面，金屬加工製造產業一直以來都是全球經濟關鍵產業之一，金屬材料製成零組件或大型結構成品，常被廣泛應用在建築業、汽機車產業、醫療生技與航太科技產業領域，隨科技進步日新月異，金屬加工製造產業面對國際競爭和永續發展性議題，尤其是臺灣的金屬加工製造產業必須思考如何透過數位科技來協助轉型，提昇產品價值，同時能達到節能減碳的目標，「推動金屬加工製造產業數位製造與低碳轉型雙軸轉型- 以T 科技公司為例」將以案例分享T 科技公司如何在輔導單位協助下，從數位轉型動機、轉型考量要素、轉型里程及逐步朝雙軸轉型持續前進，循序導入數位科技而成功進行轉型；智慧製造的理念，是要結合先進的IT、OT 與人工智慧技術改善與優化製造流程，以促進生產效率、提高產品品質、彈性調整製造流程，具體而言，智慧製造是在產線機械設備自動化的基礎下，進一步導入工業物聯網，藉由大量部署感測器與通訊系統，蒐集生產流程每個環節的資料以進行數位化，最後結合巨量資料與人工智慧等技術學習與分析產線資料，監控與預測產線運作情況，進而達到自行感知、自動決策與執行等智慧化能力，「無線射頻感知的發展趨勢與其在智慧製造的應用」分享可以提供人員、物體及設備的位置和動態資訊，協助廠商在轉型智慧製造時優化產線運輸流程的常見環境感知技術含毫米波雷達、光學雷達與攝影機等，其中毫米波雷達屬於無線射頻感知，具抗環境干擾的特性，4D 毫米波雷達增強感測解析度，能夠應用於自主移動機器人的環境感知，更指出次世代通訊系統已開始逐步整合感測功能，毫米波基地台與毫米波雷達可望共用頻譜與硬體，帶來降低成本、節能與淨零減碳的效益，在智慧製造領域中可同時提供通訊功能與環境感知資訊，進而提升自主移動機器人的導航精度和感測範圍，實現無人化工廠生產。

隨著以巴衝突近乎結束，敘利亞政局劇變，川普勝選，烏俄戰爭或將畫下句點，若中美關係緩和，各項復建需求下，2025 年將充滿希望與機會，本期分享的文章，無論雷射、積層製造、數位轉型、5G 通訊等領袖觀點、產業脈動、技術探討或市場前線，皆希望可供讀者參酌，以助業者提升市場觀點、技術門檻及趨勢佈局，爭取市場優勢，貢獻經濟產值，增益民生樂福！