制造业的十年回顾:射出加工技术之发展

■邱耀弘/ACMT

前言

又是有趣的一年开始,一切好像都和太空有关系。在2020年元月,Dr.Q受客户委托前往美国加州拜访A公司, 阔別近十年的加州,一切好像都是老样子,但脑海中停留的却是飞机上几部太空议题的电影,第一部叫做星空浩劫 (Salyut-7);第二部叫做星际效应(Interstellar),当然还有把星战前传三集也看了一遍,我这老人家在12小时的飞行 中看了10小时的电影,自然就没有时差的问题。

在拜访全球高科技的圣殿—APPLE位于加州总部的飞碟办公室前,倒是被第二部电影中关于黑洞、第四度空间 的内容吸引,2014年的电影情节在没有大量特效的作法下,把时空理论简单又发人深思的导入亲情因素,Dr.Q力 荐各位读者去看这部电影。其中最精采的对白在于男主角的一段话,其大意为「原来没有外星人、没有鬼魂,人类 只能靠自己的力量去解决未来的难题」,这是让我最为震撼的一段话。今天Dr.Q不是来写影评,而是借由这部电 影的这段话,要带大家回想十年前我们身处的工业环境和今天相比,回顾这十年射出成型行业解决了什么?创造了 什么?

时间的刻度(Scale of Time)

回顾历史,温故知新,是反省自己的行为,更是为将来做好準备,而这一向是人类进步的动力与可贵的能力,在射出成型发展的「空间」上有个有趣的指标可助我们忆起过去,那就是3C产品的发展历程,没有什么比3C产品的 进步让我们留下更深刻的印象,特別是用殿堂公司APPLE的iPhone手机世代作为时间刻度(就如一把游标卡尺的 刻度来描述时间),如图1所示,模糊的记忆也就清晰起来了,各位曾不眠不休的日子,可以熬夜几晚搞定的试模 验证、试产验证,为抢修高效的设备在机器下面了解作动原理,十年前后,我们经历的是一个我们亲手打造而蛻变 的射出成型工业。

 
图 1:历代 iPhone 手机来个叠叠乐。从 2007 推出第一代 iPhone 到 去 年 的 11 Pro Max 系 列, 总 共 已 有24 款( 图 片 来 源: 翻 摄 自 EverythingAppleProYouTube 影片)
图 2:APPLE 无线耳机 (AirPods) 的兴起恰好代表了塑料注塑成型转入机构件(非外观之防水、防尘与防震)与配件(图片来源:https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=51342077)

身在2010年的我们,当时笔记型电脑制造的王朝刚刚倒下,人们不再谈论那厚重的笔电,取而代之的是平板电脑 (Pad)与智慧型手机(Smart Phone),Dr.Q用刚刚说的时间刻度来拉开您的记忆(资料引自百度)如表1,各位读 者,您记忆里的盒子是不是就被打开了?Dr.Q并不是为了探讨iPhone的历史,而是要提醒咱注射和模具业者在这 10年的变化,由日本大成化成公司导入的奈米射出成型技术(Nano Molding Technology, NMT)、美国导入的金属 粉末射出成型(Metal-powder Injection Molding, MIM)与陶瓷粉末射出成型(Ceramic-powder Injection Molding,CIM),以及海外引入的液态硅胶(Liquid Silicon Rubber, LSR)射出成型,到AirPods又回归到高光注射件的传 统塑胶注射加工成型制程,如图2所示。眼尖和敏感度高的读者一定会知道,十年来令人关注的注射加工技术, 却是根据基本的注射形态,并没有太大的变化,但是集成成型(Integration Molding)以及二次加工的要求却是 更加的挑战注射加工技术?

十年得一剑:高效率的制造

根据iPhone的时间刻度(表1),我们可轻易发现,数据分析与模拟对于塑胶注射加工的重要性,如果没有 数据的收集,发展了前十年的电脑技术,何来精密的绘图软件来建立模型和作图,然后再来数据分析与仿真模 拟?记得在西元2000年的千禧年时,大家还在担心数据储存的媒体和容量不够、备份数据的位置太少(911 事件的震撼),然而经这十年全球数据处理与网通技术演变,我们已经丟弃软碟(Floppy)、光碟(CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R, DVD-RW……)、磁光碟(MO)、硬碟容量也从早期100MB到现在动辄1TB以上的U盘, 云端备份和储存早已取代那些各种不即时的备份碟盘,但是,各位的射出成型技术和实体机构件,却仍旧服务 著人类,所有的高科技产品就在过去十年得一剑的打造下,高效率的注射成型技术协助人们走进更美好的未 来。那么,这十年一剑打造出几项的新技术带给我们甚么冲击?Dr.Q帮大家列在表2中描述,也让大家一起 回顾曾经走过的年代,看看我们打造的射出成型江山。

              红字代表技术的重要突破

表 1:用 iPhone 作为时间刻度对照注塑成型技术的演进

表 2:近 10 年的注塑成型新技术列表

注射加工已经走到集成技术

请大家注意到表2所列的注射技术,除传统通过螺杆、砲筒挤压并注射材料的程序,模具的设计升级与改造是 最大的亮点,把不同的材料混入塑胶原料中之外(加纤维、矿石以及金属和陶瓷粉末),还把各种已经固化并 加工完成的塑胶、金属或陶瓷(玻璃也算是广义的陶瓷)型材加入,甚至还有电子元器件,咱射出成型的触角 已延伸到了集成加工与集成技术;而传统认为注射后的塑胶则走向两个极端,一则伴随集成加工的技术跟随后 加工包含CNC数控切削、阳极氧化、真空溅镀以及拋光打磨,后工程的程序所必须耐受的温度、气氛,都不 是以往泛用塑胶能够承受的,因此工程塑料的应用到外观功能也是过去前所未见,其二则是泛用塑胶的精密注射,在包覆其他原件和金属配件的嵌入注射同时,保持面的尺寸精度和高光亮度也是注射加工技术的挑战,而 这些就是我们这十年来日夜匪懈所追求的目标!

回到基础—数值纪录与数据分析

我们之所以能够发展出超越过去的技术,有赖於两个数字性的资料,第一个是数值(Value of number, 有单位 的数字)的纪录,这是一种定性后定量化的资料基础,在过去人类的历史上,数值纪录必须要有「诚实面对, 据实记载」的精神,才能获得进步的基石,但是并不是光有数值的记载就能成就大事;我们还需要第二项条件, 也就是数据(Data)的分析,如果没有经过分析的手段把数值变成数据,数值终究只是一串具有单位的数字,没 有实际的意义和用途,而「将数值转变成数据」便是人类最有价值的能力。由于先人的努力,过去这些繁复的 工作,在工业4.0的推进下都已经能够用电脑和终端设备来执行记录,并转化成使人类朝未来更进一步的动力, 透过本期CMM杂志,主编Dr.Q将和其他专家来共同引领大家到离未来更近一步的技术,但并不会脱离我们 的基本认知,一起来创造出更远大的未来,「莫信鬼神、相信自己,浩瀚宇宙,人类必须互相倚赖」,相信射 出成型能帮人类把未来集成在一起!■

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