生產力局金屬萬能「合」奪金 累積疊軋技術 突破傳統工藝 製作嶄新高強度輕量化合金材料無難度

特約 00:00 2022/04/28

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科技日新月異,市場對產品的需求趨向高端及多樣化,例如電動車的車身既要輕巧,亦要保持高硬度,為駕駛者提供堅固保護。工業4.0時代,要升級智能及先進製造,提升核心零部件的功能和效能就是企業提升競爭力及在市場脫穎而出的關鍵。

香港生產力促進局(生產力局)致力透過創新與先進技術,推動香港工商業升級轉型,以創新研發推動企業邁向高增值發展。「多種金屬板材累積疊軋技術」突破傳統工藝,能製造出性能更佳的複合金屬板材,並同時具備高強度、輕量化及抗腐蝕的優點,此研發更於今年「2022年日內瓦國際發明展」榮獲金獎。

新技術可製作高增值金屬新材料,適合製造汽車,如電動車及航空航天的零部件等高科技產品,而且成本較低,有助香港企業進行更多創新研發,開拓高端製造及優質品市場的板塊。

佔地少且效能高 解決傳統技術痛點

傳統技術製造的複合金屬板,未能滿足市場對零部件需要擁有高強度、良好防蝕性及導熱性等日益增長的要求。此外,傳統生產佔地較多,而且涉及更多人力資源;而工人的加工技巧,亦會影響金屬板材的耐用程度。

以電動車為例,對車身的合金屬材料要求十分高。配合業界需要,生產力局與汽車科技研發中心(APAS)合作推動研發透過「多種金屬板材累積疊軋技術」的金屬萬能「合」項目;此研發能同時兼顧輕及堅固的優點,揉合鋁的輕巧及高強度鋼的堅硬,組成電動車零件「無敵組合」。

生產力局在香港特別行政區政府及APAS的支持及資助下,成功利用「多種金屬板材累積疊軋技術」,設計了一部長、闊及高均不超過2米的金屬萬能「合」軋機,可以將兩種或以上的不同金屬,尤如「三明治」般以軋機壓製,令不同金屬片之間緊緊扣連。一部機器能夠完成兩項金屬加工的工序,既可以組合金屬材料,亦可以退火,提升工作效率之餘,又能節省空間。

研究團隊設計出長、闊及高度均少於2米的軋機,適合寸金尺土的香港使用。

新技術所製造的新材料,性能亦更佳。經壓軋下的金屬結構更可靠,同時具備高強度、輕量化、抗腐蝕及導熱的優點,使產品更耐用及更具效益。此外,生產合金的成本相對較經濟實惠,於大規模生產極具競爭力。

新軋機以電力運作 壓軋金屬更環保

傳統壓軋金屬技術,製造工序多而且複雜,例如在燒焊及組裝過程中,會產生焊接煙塵及有害氣體等污染物,對環境有害。「多種金屬板材累積疊軋技術」使用的新軋機,僅需利用電力運作,就可以將金屬壓軋成型,過程中不會產生廢氣和廢水,相對傳統焊接工序更為環保。

「多種金屬板材累積疊軋技術」壓製合金板材的製造過程展示圖。

推動高端製造 應用電動車及航天零部件潛能無限

「香港製造」要提升在高端製造板塊的優勢,除了在產品外觀設計下苦功,更需要邁向高增值方向發展。生產力局的新技術可按照廠商對不同功能的要求,製造出金屬複合板材,包括材料成份、厚度比例及特定功能等,均有「獨門秘訣」。新材料製作的零部件,可以滿足高端科技產品的多方面要求。舉例說,鎂的電磁屏蔽度,結合鋼的高剛度和高强度特性所製作出的新材料,具有承受衝擊載荷能力較強、抵抗電磁輻射、散熱性能好等特點,可應用於航空航天電子設備,如應用於高端電子設備的外殼;甚至可應用到人造衛星及火箭等領域。

此外,日漸普及的電動車的關鍵零部件,亦可以由輕量化的鋁,結合高強度的鋼組成「鋁鋼板材」製造,使其具備高强度和輕量化的兩大優勢,大幅節約材料生產成本的同時,提升電動車關鍵零部件的安全壽命。常用於電動車及儲存可再生能源的超大容量電池──鋰離子電池,其電極材料亦可以透過新技術,將鋁與鎳金屬進行複合,製造出的新材料具有高强度、低密度、耐高溫氧化腐蝕等優良性能,對於穩定鋰電池安全工作帶來關鍵功能。

用家只需要在軋機上輸入需要的軋製下壓量和軋製速度,系統就可以自動開始整個疊軋工作。

惠及所有金屬產品製造商 普羅大眾「用得著」

由於新技術能夠結合多種金屬的特性,令合金板材更穩定、更可靠及更耐用,延長產品壽命,產品功能也可以有更多發展空間和可能性。除了高端科技產品,所有應用到金屬的製造商亦能受惠,正如市民日常生活常用的智能手機,製造商能夠用質量輕的鋁及散熱速度快的銅所結合而成的複合板件,製造出愈來愈輕巧,且電子元件愈來愈密集的5G零部件。此外,電器製造商亦能受惠於新技術,例如雪櫃及洗衣機等家庭電器,可以採用「鋁銅板材」製作散熱器,大幅提升製冷效率,降低製冷劑損耗及電能損耗。

經過「累積疊軋」壓製,可以製造擁有不同金屬特性及優點的客製化複合板材。

提供技術及顧問方案 助企業自動化生產高增值產品

生產力局團隊擁有人工智能及機械人、傳感器、大數據等多種技術應用的豐富知識和實戰經驗,能為企業提供「一條龍」服務,由制定藍圖、規劃及建立智能生產線、以至培訓人員等,協助企業在香港實踐智能製造。此研發可讓金屬板材製造商受惠於新技術,在自家廠房配合自動化生產設施,按照訂單需要,自主生產大批量或小批量合金板材,以及將板材進一步加工成各種高端、堅固及輕巧的零部件。

生產力局會繼續積極為香港工業家創優增值,促進傳統工業智能化,發展高端製造,讓「香港製造」在國際市場更光更亮。

生產力局為業界提供一站式方案,讓廠商採用軋機的數據庫,配合自動化生產設施,自主生產不同批量的合金板材,以及加工成各種零部件。

(特約)

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