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 2020年重要產業技術-綠色新材料 作者：經濟部技術處 |
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總論
 市場切入點
材料產業一向扮演我國經濟發展的支柱角色，近年因新興國家材料產業崛起之競爭、環保要求日益嚴格、國際法規對化學品規範愈趨嚴謹，以及國內產業所需之創新高端關鍵材料易受國外管制或技術不易取得等因素影響，為了協助既有的材料產業技術能量升級，補足產業新材料缺口，並推動整體上中下游產業鏈的永續經營，惟有加速往高值化與可產生差異化的創新高端材料技術發展，配合政府推動「五加二」產業創新政策以驅動我國經濟成長的新材料需求，始能鞏固我國材料產業的全球競爭力。
| 綜觀過去我國材料業者的高端技術研發能量普遍偏低，以鋁材為例，我國鋁業多以代工為主，利潤低廉，且因我國市場小，少量多樣的市場不具經濟規模，國內銷售無法支撐，導致廠商不願投資創新技術，使得國內鋁材製程工序繁複，不但耗能且生產效率差。也因為鋁錠熔煉廠與國外相比規模較小，相對難以精確掌握廢料化學組成，缺少熔煉特殊高階合金的技術，廢料熔煉普遍存在降級使用，中下游材料加工與應用廠亦缺乏高效率低耗能二次加工製程技術，造成資源使用效率無法最大價值化。
綠色新材料未來技術發展著重「產業創新新材料開發技術」以及「循環鋁材創新應用製程技術」2個方向，其中「產業創新新材料開發技術」包括「高端複合材料與應用開發」及「高端高分子工程材料」二大技術主軸。為了集中資源、加速新材料的開發時程，必須整合法人專精能量，形成高端創新材料開發體系，帶動跨業應用的材料開發與鏈結能量，健全國內自主新材料供應鏈，配合政府政策聚焦「五加二」產業創新新材料的發展，同時進行產業化整合，過程中串聯產業價值鏈，推動材料的跨領域應用系統驗證，並與高端新材料試量產計畫銜接，運用整合型計畫及試量產計畫，推動業界投入產業化落實，強化國內產業自主研發、產品應用設計、放量生產等能力的拓展。建構國內高端新材料設計開發體系與新產業鏈。
技術特性
1. 高端複合材料與應用開發
高端複合材料從原料端設計到應用載具的開發，聚焦在「五加二」產業創新新材料的發展，開發具產業效益之高性能高值關鍵材料與應用，開發重點包括：1.頻率對應多層複合結構材料：在傳統複合材料之上整合其他功能，如電性遮蔽/穿透、導熱隔熱、防磁及吸音透音等，帶來傳統複材產業高值化轉型機會；2.高強度陶瓷複合材料：主要應用於光電、半導體、航太、生醫等產業，特別需要高強度、高硬度、高剛性、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗熱震以及可靠度等特性，以符合產業及環境的應用。期能協助業界縮短研發期程，推動產業化落實與驗證，達到材料自主化，提升我國高端材料產業國際競爭力。
2.高端高分子工程材料
發展一系列高端新工程材料技術，涵蓋高性能結構、介面、輕量化製程與關鍵料源等技術範疇，以充分支援五大產業創新需求，透過精密熔融化學改質製程技術與微結構分析，及輕量化微孔結構(Microcellular Structure)材料與新製程等技術開發，發展異質界面功能增進材料及高強度微孔結構工程材料，預計應用於高頻通訊異質接著膠材及航太內裝/節能汽車微孔結構材料等創新高端應用，帶動國內高端材料應用發展，開創新材料自主供應能量。
3. 鋁材循環高值應用及綠色製程技術
著重於材料及製程二大思維，聚焦國內產研一次加工/二次加工優勢與國際循環鋁材應用市場趨勢考量，發展低廢棄/高效率回收鋁材潔淨化製程技術；利用關鍵加工製程技術，開發易回收可拆解之高品級鋁製品；提供節能環保創新應用所需材料及關鍵製程技術。布局規劃優先以回收鋁材的多孔性成型與潔淨化高品級真空壓鑄、高效率鋁鈑件溫/熱成形以及低耗能鋁材潔淨摩擦攪拌銲接等技術的研發投入。
產業帶動性與應用效益
1. 高端複合/高分子工程材料
開發高端複合材料，如頻率對應多層複合材及高強度陶瓷複合材，推動傳統複材產業升級，生產全自主高階海用複材，協助船舶、複材產業進入功能性/海用製作門檻，擺脫國際技術壟斷，開拓國際市場。建構高強度陶瓷複合結構材料技術平台，發展下世代晶圓用靜電吸盤關鍵材料技術，協助傳統陶瓷產業，進入半導體、光電產業。另一方面，開發高分子工程材料，如質界面功能增進材料，能補足國內高頻低介電損耗(Dielectric Loss)絕緣膠技術缺口，解決低介電高階異質界面接合產品須仰賴國外進口之問題；開發高強度微孔工程材料，解決國內目前發泡原材料皆需由國外進口的問題，達成國內關鍵材料自主化。促使國內工程複材產業能朝向電動車/汽車引擎室、無人機、航太等高端輕量化結構產品發展，開創新應用領域及提升產業競爭力。
以研發能量帶動國內產業由民生泛用等級材料，提升至創新高端應用關鍵材料，解決國內產業材料受國外管制及技術不易取得的困境協助；規劃透過專業設計開發平台與產業聯盟方式，驅動廠商群聚，形成自主研發生態體系，研發綠色製程技術，引領業者投資開發關鍵高端材料與產品，跨領域接軌「五加二」產業創新應用。預計帶動投入開發之高端材料產品，材料自主率提升10~20%以上，產品附加價值率達40%以上；預計可增加廠商衍生投資金額達新臺幣150億元以上，例如軌道車輛輕量化部件、航太結構件、船艦電磁防護結構材、半導體設備元件、綠電高強度結構材、高耐候/高耐腐蝕材料、智慧機械用制震材料、耐高溫/耐久功能性材料以及智慧機能纖維模組等產業新機會，以深耕高端材料發展之基礎技術。
2. 鋁材循環高值應用及綠色製程技術
結合國內標竿業者建構亞太低廢棄高值應用鋁材回收循環研發中心，建立循環再生及高值應用生態鏈，促成設置高值循環綠色製程量產線5條以上。預估回收鋁料的年處理量可達2萬噸以上，有效降低環境負荷。產出物應用商品化之後，平均附加價值率可提升30%以上；而鋁材的高值化綠色製程技術開發則可降低鋁材生產製程能耗40%以上。促進鋁材循環高值應用，支援國內車輛產業創新應用，並進入國際高階供應鏈。預計可帶動上中下游關鍵材料暨結構件產值新臺幣42億元以上。並且配合政府「五加二」產業創新政策之循環經濟(Circular Economy)，透過資源再利用模式，使其生命週期延長或不斷循環，以有效地緩解廢棄物與汙染問題，並透過研發高端創新材料技術及推動再生資源高值化，建構從製造到消費可資源回收再利用的新興循環產業發展模式。提升國內輕量化資源使用效率，朝向「創新高值」及「循環加值」目標發展，帶動上中下游應用生產技術提升，促進產業轉型資源整合，落實綠色製品永續循環高值化應用，並將技術擴散創新應用領域，健全國內高端材料供應鏈。
一、產業創新新材料開發技術
（一）技術發展緣由與產業化目標
材料產業一向扮演我國經濟發展的支柱，支援電子、光電、紡織、鞋業、汽車工業以及建築等我國強項產業之發展茁壯。由於大宗材料產品易受景氣循環與市場供需影響，近年因新興國家材料產業崛起之競爭、國內環保要求日益嚴苛、國際法規對化學品規範愈趨嚴謹、國內材料業發展研發創新能量低等因素影響，為了維持國內材料產業持續發展，惟有加速高值化與大宗產品產生差異化，才能避免被取代的危機。
配合政府提出「以創新驅動產業升級轉型，致力「五加二」產業創新，布局新興關鍵技術」施政重點，必須整合法人專精能量，集中資源加速開發時程，形成高端創新材料開發體系，帶動跨業應用材料開發與連結能量，健全國內自主新材料供應鏈。針對產業創新新材料開發，聚焦在「高端複合材料」及「高端高分子工程材料」二大技術群組，提升材料的輕量化、高強度、耐候、耐高溫、耐腐蝕及耐久等功能，協助國內業者突破高端材料技術瓶頸，發展具產業效益之關鍵材料，建構我國材料產業發展新契機及提升國際競爭力。
1. 高端複合材料與應用開發
複合材料可提供高比強度(Specific Strength)、高耐久性及輕量化特性，一直為航太、國防等產業的基礎。近年在傳統複合材料之上又整合了其他功能，如：電性遮蔽/穿透、導熱隔熱、防磁及吸音透音等。相較於傳統複合材料，功能性複合材料(Functional Composites)預期會在各尖端領域有更多的應用，同時可帶來傳統複材產業高值化的轉型機會。由於功能層的設計、製程工法的開發及成品的驗證，都對傳統複材產業形成巨大的門檻。因此基於「五加二」政策及「大南方」計畫二大主軸，以南部複材造船產業為主，開發頻率對應多層複合材料技術，將設計、製作以及驗測功能複材的技術缺口一次補足。連結學界對於射頻天線及微波電性相關模擬、分析及設計能力、技術移轉傳統產業新工法、建立驗證平台等方向著手，輔以技術聯盟串聯國內原料端及製造端打造新產業鏈，協助傳統複材產業升級為離岸、電信及國防等高階產業供應商，擺脫國際技術壟斷，滿足內需市場進而開拓國際市場。
全球先進陶瓷複材市場2018年產值達94億美元，Markets and Markets預估2028年規模有望達230億美元，CAGR達6.5%。其中，高強度陶瓷複材主要應用於光電、半導體、航太、生醫等產業，特別需要高強度、高硬度、高剛性、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗熱震以及可靠度等特性，以符合產業及環境的應用。我國在半導體及精密機械、航太等產業都已應用到陶瓷產品，如精密研磨輪、靜電吸盤、封裝瓷嘴、氣浮軸承、陶瓷軸承等，但目前仍仰賴國外進口。近年來，我國積極發展「五加二」產業，促使國內傳統陶瓷業者願意投入研發高階陶瓷複材產品，以提升技術能量及拓展應用效益。發展陶瓷複材介面接合技術，開發高強度陶瓷複合材料，協助業界縮短研發期程，提升我國陶瓷複材產業自主化能量。
2. 高端高分子工程材料開發
國內產業於電子通訊、節能車、航太等高科技產業的國際分工體系中，逐漸占有一席之地。整體潮流逐漸重視薄型化、輕量化以及環保可回收等方向發展，但缺乏關鍵高接著強度的異質介面接合技術或產品，無法滿足產業界解決各種產品的介面問題。因此需致力於發展高端異質介面接著技術，以解決產品技術受限國外之困境。此外，為因應蓬勃發展之高頻通訊時代，可開發具高耐溫耐燃性之低介電損耗絕緣膠材，應用於5G及下世代高頻通訊板材(金屬/高分子)之關鍵介面接著材料，切入「五加二」產業之智慧通訊高速傳輸排線應用，補足國內印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)產業接著技術能量，引導國內高頻通訊用接著材料廠商投入，建構新材料產業鏈，帶動異業結盟，切入低介電損耗絕緣膠材國際供應鏈。
高溫高分子工程材料，如聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)、聚醚 (Polyether Sulfone, PES)、聚醚醚酮(Poly Ether Ether Ketone, PEEK)等，具有耐高溫、高強度、耐化、耐候等特性，屬於可熱塑循環材料(Thermoplastics, TP)，也是綠能、車輛、航太或3C電子材料等高端產業的主要工程材料。目前國際大廠如Solvay、DIC、Toray等，都積極的將上述高溫高分子工程材料進行微孔化結構來達到輕量化，並做為重要的發展方向。國內針對高端高分子PPS耐高溫工程塑料並未生產，在應用上完全仰賴進口，影響國內精密工業及航太產業之發展。因此，開發高強度微孔結構工程材料，使材料輕量化的同時具備高機械強度、耐溫、高尺寸安定性與可回收等特性，應用於航太內裝、汽車、電動車等領域，建構我國自主性材料供應鏈，開創輕量化工程塑膠材料新價值及提升產業競爭力。PES其特性為良好耐化性、熱穩定性(熱變形溫度為195℃)、機械強度可應用於工業濾膜、血液透析器、航空器材、消防面罩等，2015年PES全球銷售數量約為1.34萬噸，除了在航空業及汽車零組件使用外，已經有取代聚醚醯亞胺(Polyetherimide, PEI)做為醫療器具的用途。PEEK特性為高耐熱(熔點334℃)、高柔韌性、高阻燃低發煙、良好加工成型性，可應用於航空航太、國防軍事、汽車工業、能源、家電、電子電氣和醫療器材等，每年都有約15%的市場成長率。根據Research and Markets調查，2018年全球PEEK市值達到8.31億美元，同時預計未來幾年，中國大陸、印度、東南亞等新興市場將成為全球PEEK需求增長的主要驅動力。
（二）技術發展歷程與產業化藍圖
基於全球發展趨勢及我國產業環境現況，政府提出原料供應以內需為主，並發展高附加價值產品出口，降低對材料進口的依賴。因此，產業需發展高端材料，以接軌「五加二」產業所需的創新材料，針對產業所需的創新材料及技術，未來5年的研發策略包含「高端複合材料與應用開發」及「高端高分子工程材料開發」二大技術群組，透過建構高端複合材料與高分子工程材料設計開發與應用驗證平台，開發重點包括：頻率對應多層複合材、高強度陶瓷複合材、異質表面功能增進材料，及高強度微孔結構工程材料等具產業效益之關鍵材料，推動產業研發聯盟合作與產品驗證，建立自主上游材料供應端，形成完整產業鏈，促成傳統產業高值化轉型，帶動我國材料高值化、開發創新材料及商品化，落實並接軌「五加二」產業。相關技術發展藍圖見圖2-2-3-1。
資料來源：工研院材化所整理，2020年9月。
圖2-2-3-1 產業創新新材料開發技術發展藍圖
1. 高端複合材料與應用開發
頻率對應多層複合材料方面，針對傳統複材船廠升級高端功能複材產業需求，訂出連結學界設計能量、技轉升級製程工法及建立驗證平台等三大方向。第一階段在配方製程開發添加劑及促進劑控制熟化反應，加上電性(微波段吸收≥10 dB)及透音功能層(音頻段穿透損失≤2 dB)製程及設計參數，由委製及技轉輔導南部複材、船舶製造廠進入耐候高強電性複材層製作成型領域，並建構平台協助驗測；第二階段輔導傳統複材產業提升為高值化功能性複材產業，製作一體灌注大型功能複材工件，滿足功能複材、船舶(聲納罩、天線罩)以及國防需求(複合桅塔、聲納罩)，協助產業進入高端材料國際供應鏈。
高強度陶瓷複合材料方面，開發陶瓷複材技術及產品，應用在半導體、精密機械、航太生醫等產業，解決國內陶瓷複材技術能量的不足。建構陶瓷複材高溫、高壓燒結製程平台與設施，如燒結溫度可達2,200℃、壓力達600 kPa的氣均壓燒結(Gas Isostatic Pressure Sintering)能量，以利後續技術開發。第一階段先開發多孔陶瓷與異質材料的混成技術，建立多孔陶瓷共混成及孔隙比控制技術，目標在高孔隙率大於40%情況下，抗折強度仍高於40 MPa；第二階段將開發金屬與陶瓷的異質接合技術，解決我國金屬陶瓷異質接合(Dissimilar Joining of Metal and Ceramic)強度不足的關鍵問題，使接合強度可以提升至50 MPa、接合層厚度低於25 µm，協助國內企業發展陶瓷複材技術，促成半導體、精密機械、航太等關鍵零組件材料國產化，填補陶瓷複材技術缺口。
2. 高端高分子工程材料開發
異質表面功能增進材料方面，開發具備耐溫、耐燃、低介電損耗特性之銅塑異質接著絕緣膠材料，做為於5G及未來後5G (Beyond 5G, B5G)傳輸絕緣材應用。透過低介電損耗結構設計及高分子改質技術，操控高分子鏈段長度及交聯密度等關鍵性質，開發高異質接著力之絕緣膠。第一階段聚焦銅/聚醯亞胺(Polyimide, PI)介面接著技術開發，關鍵指標為絕緣膠介電常數(Dk) ≤3.0 @10 GHz、損耗因子(Df) ≤0.003 @10 GHz，以及銅/PI剝離強度≥1.0 kgf/cm，並完成高階電子產品內部之高速傳輸排線應用驗證；第二階段聚焦於銅/液晶高分子介面接著，關鍵指標介電常數(Dk) ≤2.5 @10 GHz、損耗因子(Df) ≤0.002 @10 GHz，以及銅/液晶高分子剝離強度≥1.0 kgf/cm，預計2024年進行試量產。透過關鍵技術建立，可應用於高頻天線、高速伺服器等通訊材料領域。
高強度微孔結構工程材料方面，開發自有高強度微孔結構工程材料，第一階段以PPS為基礎，操控高分子材料結構與超臨界流體微發泡射出等關連之系統化技術，建立航太材料應用驗證並逐步取代進口，重量減輕比例達10~15%，但抗拉強度仍超過90 MPa，在非主結構的輕量化應用上有很大價值，可應用於電動車/航空座椅的零部件，可導入國內航太、電動車或汽機車產業，達成提供省能、高隔熱及高機械性能；第二階段為開發高生物相容性PEEK輕量化結構技術，達到高生物相容、容許X光穿透及尺寸安定等特點，可應用於醫療創傷結構複材，維護國人健康，提升生醫產業技術能力。
二、循環鋁材創新應用製程技術
（一）技術發展緣由與產業化目標
根據國際鋁業協會(International Aluminium Institute, IAI)資料統計，2019年全球原生鋁產量高達6,370萬噸，CAGR 5.2%，全球原鋁產量10年來成長了53%。鋁材應用具有發展輕量化、減排及可回收等優勢，綜觀2018~2030年各應用市場規模，其中，運輸市場將由2,684萬公噸成長至3,886萬公噸(CAGR 3%)；建築市場將由2,372萬公噸成長至3,069萬公噸(CAGR 2%)；包裝市場將由1,124萬公噸成長至1,633萬公噸(CAGR 3%)；機械設備市場將由862萬公噸成長至1,207萬公噸(CAGR 3%)；消費性電子產品市場將由1,616萬公噸成長至2,615萬公噸(CAGR 4%)。
全球鋁材整體發展趨勢中，分析比較原生鋁材與再生鋁材(Recycled Aluminum)使用比重，可看出再生鋁市場規模正逐漸擴大且再生鋁使用量逐年成長；再者，全球回收技術提升，再生鋁產品生產僅需煉製原生鋁所需之能源與CO2排放量5%以下，因此帶動再生鋁未來市場發展可行性。預期全球鋁產量2030年將成長至1.37億公噸(CAGR 3.0%)。其中，廢鋁用量成長幅度(CAGR 3.63%)將大於原鋁用量成長幅度(CAGR 2.44%)。隨著國際大型企業重視節能減排產品訴求，對於循環鋁材應用占比逐漸提高。以國際運輸市場鋁合金應用現況為例，目前各大材料廠商皆積極與車廠合作開發高強度汽車鋁板片，涵蓋5XXX與6XXX系列鋁合金，未來運用將以多種材質混合應用方式進行，並結合循環材料彈性搭配低中高階車款使用；由福特汽車建立沖壓廠與鋁廠間之回收系統，可達到原生鋁需求降低33%。此外，蘋果MacBook Air與Mac Mini機身已採用100%回收鋁製機殼，IKEA床架產品也有50%為再生鋁，皆可發現再生鋁材朝向多元應用發展。
國內再生鋁產業面臨提高回收鋁料循環效率、降低鋁渣及高值化應用等需求，由於上游回收鋁料分選未完善，重熔過程易混雜入異種金屬，造成鋁湯雜質增加導致純化不易，再生鋁錠廠大多採用添加原生鋁的方式降低鋁湯內雜質濃度。即便鋁擠錠、鋁扁胚等鍛鋁合金回收料雜質含量少，然而缺乏先進精煉純化技術，亦僅能降階使用，應用於低價產品。為能有效利用製程廢料與報廢產品等資源，其產業化發展應朝向回收鋁材高值應用及促進循環鋁材綠色製程二大研發方向進行。
1. 回收鋁材循環高值應用：升級國內二次鋁合金熔煉業之精煉及製錠技術、研發回收鋁材料創新應用製程技術及高回收鋁添加之鋁液潔淨製程技術等，協助產業建立低廢循環製程，讓回收鋁料達到循環加值的目的。
2. 循環鋁材綠色製程技術：投入高強度鋁合金鈑材溫/熱成形高效率製程技術，及3D曲面低耗能鋁材潔淨摩擦攪拌銲接技術開發，因應全球循環經濟發展趨勢，促動產品高階應用，布局未來循環鋁材創新應用，創造國內鋁金屬循環經濟新動能。
（二）技術發展歷程與產業化藍圖
有鑑於目前國際大型企業高循環鋁應用策略，我國應加速建立高品質循環鋁材產線技術，提升企業國際形象與創新市場應用需求。另藉由高效節能綠色製程技術開發，促進循環鋁材應用範圍及提升產品附加價值。
1. 鋁材循環高值應用開發
「鋁材循環高值應用開發」建構低廢高值應用鋁材回收循環產業鏈，協助業者提高循環材料資源利用及產品高值化轉型，可朝向車輛及建築產品高值化與輕量化製品應用。
(1) 循環鋁材精煉製錠製程技術
開發循環鋁材專用一次加工技術製備鋁原料，串聯循環鋁二次加工技術，建構完整循環鋁之產業鏈。升級國內二次鋁合金熔煉業之精煉及製錠技術，強化循環鋁材技術水準，降低進口原生錠用量40% (約新臺幣40億元)，增加二次鋁錠產值約6億元，增加循環高值化鋁合金製品應用之使用量20%。於2021年建置鑄材精煉製錠技術，提升循環鋁鑄材潔淨度，品質相當於杜拜、阿聯酋等國外大廠進口一次錠重熔得料率之水準，協助國內二次鋁錠廠建立品質驗證系統。2022年建置擠鍛材精煉連鑄技術，提升循環鋁鍛材品質，提供下游成形加工應用廠。2023~2024年建置板材精煉連鑄技術，開發可陽極回收循環鋁板材。
(2) 應用回收鋁料多孔性成形與製程技術
研發回收鋁材料創新應用製程技術，採用民生廢鋁料因混雜而不易使用之回收料，研發新式無鹽熔劑，利用部分回收鋁材所含鋁雜之情況下，滿足可行發泡的製程條件，同時對於熔融態的調質後前驅鋁液應用發泡之轉換發泡成形，建立回收鋁鑄造發泡關鍵製程技術，生產多孔鋁型態產品，實現回收鋁料創造高值化產業應用，串聯國內業者開發新式產品，提升國際市場能見度。國內新循環鋁材開發於2020年將建置回收鋁重熔發泡及低壓鑄造製程技術，整合國內者籌組發泡鋁產業聯盟，開發多孔鋁充填結構件；2021年進行回收鋁料發泡低壓鑄造產品性能驗證，推動低壓鑄造發泡鋁設備國產化，協助廠商建置低壓鑄造多孔鋁芯型產線；2022年完成100%回收鋁料發泡連續鑄造試作，推動連鑄發泡鋁板產業聯盟，進行發多孔鋁材應用建築產品設計產業化推廣；2023~2024年開發回收鋁料發泡連續鑄板材，建置1英吋厚、長度達1公尺以上之製造產能，預期開發出綠色建材(如：隔音板)，透過多孔鋁板國產化產線推廣，促動投資連續鑄造發泡鋁板製程與新產品開發(含：產品驗證及分析)。
(3) 淨化回收鋁高品級真空壓鑄製程技術
近年來發展出可銲接、可熱處理的高品級壓鑄件，更可運用於汽機車的結構件上，國際標竿車輛廠(如：Mercedes-Benz、BMW、YAMAHA、Honda等)均已大量使用。國內高真空鑄造技術開發於2020年將建置鋁液潔淨與檢測技術，結合惰性氣體旋轉除氣法，輔導業者建置高真空壓鑄線。2021年開發使用廢鋁料之高真空壓鑄製程技術，成立機車產業應用研發聯盟，開發機車高真空壓鑄件，協助業者爭取國外壓鑄機車結構件訂單；2022年建置使用廢鋁料之高品級壓鑄件熱處理技術，協助電動機車廠導入機車壓鑄結構件之設計，協助汽車零件廠開發高真空壓鑄件爭取訂單；2023~2024年目標完成廢鋁料之高品級壓鑄件商品化，協助設備廠進行真空壓鑄設備國產化設計開發，建置自主化高真空壓鑄量產線及協助爭取國外高品級車輛零組件訂單。
2. 鋁材高值化綠色製程技術
「鋁材高值化綠色製程技術」促進再生鋁材可被再利用性，結合未來車輛輕量化產業趨勢，建構可因應市場趨勢之高強度鋁材結構件循環產業供應鏈，對應未來循環鋁材創新應用。
(1) 高效率鋁鈑件溫/熱成形製程技術
研發高強度鋁合金鈑材溫/熱成形高效率製程技術，克服材料(如：高強度鋁板、回收再製鋁板等)成形困難及易破裂與回彈問題，提高零組件組裝精度。在製程端以一道次可成形部件取代並突破傳統冷間沖壓多道次製程，達到製程節能減耗之效益；在產品應用端導入運輸產業高強度輕量結構件應用，達到減重節能減排效益且材料可回收再利用，解決運輸產業迫切需求。於2020年建置高效率鋁鈑件溫成形製程技術，結合材料廠進行5XXX鋁板軋延板材合作研發，溫成形後強度達後抗拉強度70%以上。2021年針對已具析出硬化強度之7XXX高強度板材進行鋁材溫成形技術開發，協助業者導入鋁合金溫成形模具設計技術，驗證成形加熱參數控制部件機性技術。2022年建置析出硬化型6XXX鋁材進行鋁材熱成形技術，進行機車高強度鋁結構件之設計開發，協助汽車零件廠爭取訂單，開發高強度鋁構件。2023~2024年完成析出硬化型高強度鋁板熱成形製程技術與量產驗證，以側圍抗撞中柱做為7XXX鋁材熱成形載具驗證，串聯產業鏈應用，與國內Tiel 1廠商共同開發高強度鋁合金結構件。
(2) 低耗能鋁材潔淨摩擦攪拌銲接技術
開發3D曲面低耗能鋁材潔淨摩擦攪拌銲接技術，協助國內業者克服循環鋁材及異質鋁合金於接合時容易產生缺陷與變異量大等問題，全面提升鋁合金零組件接合品質，並節省製程能耗，達到降低生產製程能耗40%以上，以及建立3D曲面及異厚異型鋁合金結構接合能力，導入國內車體結構及相關零組件業者，使業者可快速對應未來國外車廠與零組件廠之多樣化鋁合金結構銲接需求，並促進循環鋁材再利用，帶動鋁合金零組件產業鏈。於2020年將發展高適應性3D接合及異質鋁合金摩擦攪拌，藉由3D曲面路徑規劃結合銲道傾角參數設計，達到3D曲面(最小可銲3D曲率半徑R=20 mm)及異質鋁合金高品質接合(銲道抗拉強度須達鋁擠件母材強度50%以上)，輔導業者導入技術升級。2021年進行摩擦攪拌銲接Z軸深度伺服補償系統開發研究，輔導零組件業者開發電動車零組件銲接產品，爭取國際訂單。2022年開發異厚鋁合金鈑接合及中空結構無背襯接合技術，同步與業者進行產品驗證，成立電動車零組件銲接研發聯盟，開發電動車零組件；輔導設備業者自主化開發摩擦攪拌銲接設備，推動設備國產化。2023~2024年無匙孔摩擦攪拌接合技術開發，應用於高強度鋁合金(7XXX系)及異材(鋼-鋁)摩擦攪拌銲接，全面提升銲道品質達無缺陷，提升產品可靠度，串聯業者進行試量產導入。
循環鋁材創新應用製程建置，有助於推動國內循環鋁材產業鏈升級，未來產業化後預估每年減少國內鋁渣量約6%以上，應用商品化之後平均附加價值率可提升30%以上；鋁材高值化綠色製程技術開發，降低鋁材製品生產製程能耗40%以上，促進循環鋁材高值應用，支援國內車輛產業創新應用，進入國際高階供應鏈。預計國內業者將設置5條新型態高值循環綠色製程量產線，擴延技術應用範圍，帶動上中下游關鍵材料暨結構件產值達新臺幣42億元以上。
相關技術發展藍圖見圖2-2-3-2。
資料來源：金屬中心整理，2020年9月。
圖2-2-3-2 循環鋁材創新應用製程技術發展藍圖
作者：經濟部技術處 石化高分子
(本文摘自ITIS產業資訊服務網2020/12/03) | | |
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