重塑基準典範－積層弧銲製造(WAAM)技術

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重塑基準典範－積層弧銲製造(WAAM)技術

更新時間：2019-02-27 09:29

【技術簡介】
積層弧銲製造(wire+arc additive manufacturing)為運用傳統弧銲之設備及銲材，整合在機器手臂或CNC機台上，用以進行逐層堆疊製造之技術。以下為其優點：

適合大型零組件製做，與雷射金屬粉末積層製造相比，積層弧銲的製造環境較無限制，可在大氣環境中操作。
具六軸加工，過程中可大幅減少人為更換刀具或工件方位時間，有助於減少人力成本。
加法加工，能大幅減少材料浪費。
堆疊效率大，大幅縮短製造時間。

因此，積層弧銲非常適合做少量多樣的客製化組件，如將此技術導入國內產業，必能提升國內產業之競爭力。

【相片】
積層弧銲製造(wire+arc additive manufacturing)為運用傳統弧銲之設備及銲材

【計畫規劃/技術應用】
計畫規劃流程：積層弧銲製程參數最佳化→材料機械性質測試與評估、積層弧銲殘留應力模擬與分析→堆疊路徑模擬與驗證→現行製程材料比較。
本計畫擬以308L作為銲線材料，先測試多組銲接參數，經評估後找出最佳參數，再將最佳銲接參數所堆銲出之實體進行殘留應力及變形量量測，並且採用最佳參數所堆銲出之試片作顯微組織觀察及機械性質測試，作為後續實務使用之評估；同時，利用最佳參數相關數據(入熱量、銲接走速等)透過模擬分析軟體(SYSWELD及JMatPro)所得之結果與實際實驗結果相互驗證，期可建立一套堆疊路徑規劃的原則與方法，以作為積層弧銲製造程序(銲接路徑)開發與修訂之依據，如此，除可獲得最佳路徑，達到降低殘留應力及變形量之目的，亦可大幅減少實體開發成本；最後，將分別計算傳統製造技術與積層弧銲技術之製造成本，得積層弧銲技術實際之效益。
就國內產業來看，國內已有弧銲設備(TIG、Plasma)的廠家，並有信譽卓著的銲材(線)廠，若可配合國內金屬材料廠所開發的Ti合金、鎳基合金等的盤源，即可達成國內自製線材。積層弧銲製造技術之建立將可立即連結國內產業，提升本土化設備或產品之運用。我國現正致力於發展國機(艦)國造的國防工業，對於製做鈦合金航空零組件而言，高複雜度的幾何尺寸致使其材料移除率高且加工困難，如製造薄壁結構；而對於造船業在製做螺旋槳而言，傳統鑄造模具之製造若利用此技術製做，將能大幅減少模具製造成本及鑄造過程中所產生之缺陷。
此技術與傳統CNC加工相比，除能大幅增加製造效率，進而減少材料、人力、時間及庫存成本，亦可在零件開發階段用於樣品或模型製作，縮短大量前置時間及費用，提升產品開發效率。模具業為我國塑膠射出成形、金屬加工…等機械產業轉型的重要關鍵，在少量多樣的未來生產模式下，勢必無大量前置時間開模。若我國可建立此一技術，除可降低前置時間外，亦可降低開模成本，提高產品競爭力。

【未來佈局】
我國主要電力將來自天然氣的複循環發電系統及大型離岸風機等的再生能源，此技術可運用於上述產業的高溫葉片修補及風機葉片的模具製作。綜合上述資料，此技術將為航太、生醫材料、電力及再生能源等產業之重要製造及維修技術。

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【連絡資訊】
姓名：李建洲
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