機械工業雜誌 [第492期]:Join ITRI @ TMTS 2024

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並列題名:Journal of the mechatronic industry

作者:連豊力總編輯

出版年:2024.03

出版社:工業技術研究院機械與機電系統研究所

出版地:新竹市

最新發刊 : 2024-03-01

雜誌類型 : 月刊


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借閱說明

雜誌簡介: 《機械工業雜誌》報導製造技術設備與市場為宗旨,內容包括:電腦整合製造、自動化系統、自動化工作機械、自動化關鍵性元組件、動力機械、微奈米製造技術、工具機技術、新興能源機械技術、太陽光電製程設備技術、智慧系統工程技術、智慧機器人技術、智慧車輛技術、平面顯示器製程設備技術、模具技術、雷射應用技術、機械產業相關應用技術等專業技術知識。

本期內容簡介

工具機與控制器技術專輯

實用性及有感的展示是近年來工具機展的主流,尤其是跨域前瞻技術的導入,讓設備及應用更加多元,也讓展出者更希望聚焦在客戶的需求與價值。2022年日本國際工具機展(JIMTOF)即具有相當的指標性,主題是尖端製造的現況與未來,並探討智慧工廠的關鍵元素與內涵,希望本展成為連結未來的技術櫥窗。與以往不同的是,受疫情、全球供應鏈重組以及淨零碳排三大因素的影響,工具機終端使用者皆改變以往保守的投資策略,積極打造新世代的智慧製造生產系統,帶來更大的商機,也促成工具機廠在數位化智慧工廠的解決方案能提出更實用、更具附加價值的產品產出。2023年舉辦的德國漢諾威工具機展(EMO)以「創新製造」(Innovate manufacturing)作為主軸,劃分出三大主題,分別為商業模式(Future of Business)、連通性(Future of Connectivity)、永續生產技術(Future of Sustainability in Production),其中有關自動化(Automation)、數位轉型(Digital Transformation)、淨零碳排(Net Zero)舆永續發展等議題備受關注。從以上兩大國際展覽可看出(1)數位轉型應用及(2)加工單元自動化,已是各展場的共同聚焦重點。
在數位轉型方面,在2023年的EMO展,適逢多家控制器廠商發表新產品,其中德國SIEMENS在2019年EMO展,已發表具備Digital Twin機能的SINUMERIK ONE。歷經四年的發展,加上COVID-19疫情導致的遠距數位教導、維護等需求,使得HEIDENHAIN(2021,TNC7)、FANUC(2023, FS500i-A)、OKUMA(2023,OSP-P500)等國際廠商相繼推出具備Digital Twin機能的控制器。透過數位雙生與據以深化開發的製程軟體,可大幅縮短機台調適時間,快速Set-up機台,同時也可在虛擬環境中進行訓練,甚至進行故障與維修模擬。圖1是德日兩大產品在數位雙生技術上的重點功能。
在加工單元自動化方面,許多廠家積極展出智慧加工單元,將加工產品製程從數位設計、模擬展開,配合工程集約、自動換模等機能,呈現高效能的自動化加工,並用自主移動機器人(AMR)+協作機器手臂,作為線上整合量測的媒介,將物流及資訊流串連,讓AI智慧化成為可能,展現製造執行系統(MES)的價值。圖2及圖3是臺灣及德日廠商展出現況,可看出終端廠對應少子化、員工短缺、疫情等各項因素,投資採購自動化設備的意願大幅提升。
全球工具機面臨結構調整,臺灣工具機廠未來也將面對燃油車退場、大陸規模化競爭、日本高階機型降價、碳率及關稅等等變動因素的影響,生存及發展將更為嚴苛。值此時刻,轉型應朝公司規模提升、高階產品深化、解決方案的服務模式等方向思考,並著重全球化布局策略。DMG與MORI的整併,一直是全球關注的例子,公司提出未來營運收入,設備只占45%,服務及系統占55%,並大量導入自動化模組、工程集約、數位模擬、AI及量測系統等的整合,提高單位售價及附加價值。從2023年Q3公布的財報顯示,整併後全年營業額約1155億臺幣,純利達73億;單元售價則從去年1095萬,提升至1309萬。整併後的競爭力,值得長期關注。

高階工具機的核心價值在精度及生產力,需長期專注投入。在技術深化及解決方案方面,工研院承接經濟部產業技術司五軸工具機空間精度及切削性能提升計畫,以 Precision as Service,
Efficiency and Application 作為發展策略,建構五軸類標準實驗室,開發國產五軸體積空間精度校正技術及性能解析監管等二項關鍵核心,提供完整軟硬體配套,協助廠商提升五軸精度及加工效能如圖 4 所示,並積極推動工具機廠加上終端廠,以「強強結合」的聯盟模式,引導產業建構連結高階應用的生態系,同步把五軸及車銑複合的質量發展深化,協助國內業者提升為五軸加工解決方案的提供者如圖 5 所示。

本期邀稿以數位化轉型及五軸精度提升作為技術主軸,並連結綠色工具機及電動車的設備需求技術加以分析。【加工能耗監控與參數優化的研究應用】一文透過實際加工驗證,證明調整參數及加工路徑策略來減少加工時間並降低能源消耗是可以被實現。而針對工具機液壓系統耗能與節能問題,【創新智慧節能系統與應用】一文提出供油系統調變等創新技術,能為工具機節能做出貢獻並且符合 2050 淨零的全球趨勢。疫情與地緣政治的影響導致供應鏈重組,透過遠端維護技術確實可強化跨域維修設備效率,【工具機虛實整合數位雙生遠端維護應用】一文提出利用該技術將模型網格數減少為原來十分之一而不致變形,針對傳輸效率以及網路環境較差的情況能產生實質上的助益。【感測刀把與路徑可視化之智慧加工技術】一文透過感測刀把的開發、達成刀刃狀態、刀具壽命的即時監控,並將切削資訊融合至加工路徑與控制參數整合,進行切削力優化,能有效將加工時間縮短 20.5%,透過加工效率提升,製造業朝向淨零碳排目標更邁進一步。

一台五軸加工機,在量測及空間精度補償之後,加工的動態精度就是接下來的重點。【五軸工具機之誤差源分析及設備監管可視化技術】一文提供一種創新的方式,將分析結果輔以可視化機能,可提供使用者用以擬定後續修正問題與提升精度的快速分析方案。此外,本文也提供一統計分析模組技術,透過淺顯易懂的圖形化介面快速進行差異比對,可有效協助工具機業者,快速確認設備動態穩定度差異並評價機台現況。以上所提出之兩項關鍵技術,可取代傳統浪費人力物力試誤作業型態的五軸工具機誤差補償與修正,支援有策略且精準的性能提升方案擬定,協助業界五軸工具機產品,能快速達到性能均一且高效之水平,透過五軸體積空間精度校正及補償的軟硬體整合模組,有效提升整機體積空間精度至國際頂級標準,並加入精度異常智慧預警,大幅提升加工品質與機台壽命。【多軸複合化加工機之體積空間精度應用分析】一文所提出的技術不僅適用於高值化產業如航太與生醫領域,也為這些領域提供更精密和複雜的加工能力,促進產品品質與市場競爭力的提升。【工具機靜態誤差分析與補償技術】一文通過研發誤差分析與補償技術,結合接觸式量測儀器與標準球設備,並在控制器中設計了直觀的教導式人機畫面,使得繁瑣的量測步驟得以自動化,解決工具機的幾何誤差問題,並透過 NAS-979 與渦輪葉片等工件驗證此技術的可行性。

以上,各篇相關技術希望與讀者交流未來產業發展的契機與挑戰。
《機械工業雜誌》簡介
 
《機械工業雜誌》報導製造技術設備與市場為宗旨,內容包括:電腦整合製造、自動化系統、自動化工作機械、自動化關鍵性元組件、動力機械、微奈米製造技術、工具機技術、新興能源機械技術、太陽光電製程設備技術、智慧系統工程技術、智慧機器人技術、智慧車輛技術、平面顯示器製程設備技術、模具技術、雷射應用技術、機械產業相關應用技術等專業技術知識。
  • 編者的話 超智慧GAI 工具機:鏈結傳統工匠經驗與未來智慧製造(p.1)
  • 技術專輯主編前言 工具機與控制器技術專輯主編前言(p.2)
  • 領袖觀點 提升製造業效能的未來之路,以智慧化生產打造競爭優勢(p.6)