以超快雷射源 打造低碳金屬加工製程

[作者 陳念舜]

因應今年COP28決議，要求與會國家必須在2030年前提高2倍能源效率，進而發展相關技術。由於雷射具有高能量密度與聚焦性質，更適用於精微加工；且比起傳統CNC金屬加工製程減少排碳，而成為目前全球引領創新低碳先進製程的重要工具，工研院南分院也自2022~2023年逐步引進德國、立陶宛超快雷射源，合作打造研發創新與打樣中心。

面對近年來國際淨零碳排時程逐日逼近，除了近期落幕的《聯合國氣候變化框架公約》第28次締約方大會（COP28）協議中，已承諾「2030年前提高3倍再生能源裝置容量和2倍能源效率」項目，進而加速發展碳捕存、道路交通減排等創新技術，並尋求適當的供應商和解決方案來降低成本。

以及最晚在2026年將陸續施行的美（CCA）、歐（CBAM）邊境碳關稅、台灣碳費制度等，都催促台灣製造業勢必要加速厚植產業競爭力，以跟上全球產業發展的腳步。位於台南市六甲院區的工研院南分院也在2023年底，舉辦包含「數位轉型與AI應用」、「雷射精微加工應用」、「先進雷射與製造」3大議題的年度成果分享暨公告展示，提供製造業智慧化、低碳化、先進雷射製造應用等解決方案。

看好雷射淨零碳排成效 南分院剖析於低碳製程優勢

工研院南分院精微製程雷射技術組專案經理林茂吉指出，目前除了國內外品牌大廠皆積極參與提出自願性淨零碳排措施，並紛紛將供應鏈納入管理範疇；各國政府也陸續透過碳定價手段，來管制排放溫室氣體，期望最終能實現2050年全面使用RE100再生能源願景。

台灣也已針對2050淨零碳排目標提出4大轉型策略、12項措施，以及科技研發（淨零和負碳排技術）、氣候法則（法制政策、碳定價和綠色金融）2大治理基礎。進而依短、中、長期細分為：

1.供給面：採用零碳電力、永續替代燃料等能資源供應調整；

2.製造面：推動產業結構調整、工業零碳/低碳創新產品與循環再利用製程；

3.使用面：透過各部門全面電氣化，提升能源使用效率，進而改變消費行為與商業模式；

4.環境面：投入開發二氧化碳再利用、電力/工業CCUS等負碳排技術DAC、BECCS，或擴大森林/生物固碳匯。

針對低碳製程，則包含：改善設備、提高效率、減少浪費、能資源整合等領域，利用雷射等先進製程開發應用，屬於長期創新低碳製程技術之一。林茂吉分析現今雷射精微加工（切、鑽、焊），在低碳製程領先傳統機加工（車、銑、焊、線切割）製程技術的優勢，包含：生產效率、硬/脆材料利用率較高，維持良率穩定及提升產能。

且以非接觸式的雷射切割改質/裂片，取代傳統刀輪切割/研磨、人工裂片及尺寸精磨玻璃等製程步?，得以減少「範疇一」的逸散性/移動式排碳來源，與「範疇二」的外購電力；不致產生因為刀具和工件接觸，而產生的耗材、輔助冷卻液體等，減少在營運過程中產生的廢棄物與回收、下游傳輸及配送等「範躊三」排碳。

例如Fraunhofer IWS便藉此焊接無膠紙張，減少傳統工作流程使用的膠材，免除後續除膠回收處理流程。Trumpf導入智慧手機面板玻璃導角製程，透過雷射玻璃邊緣成型切割技術來提高強度，同時縮減工序和磨邊耗材，免除污水處理。ACP用於二氧化碳Jet Snow乾式清潔技術，減少清潔藥水耗材、免除廢水回收處理。

林茂吉也建議台灣上中下游供應鏈等中小型企業，應該審慎思考該如何從2050淨零排碳的4大策略面向，提早布局企業減碳的相關作法，以維持企業未來在國際碳訂價策略下的競爭優勢。例如因應現今低碳製程潮流，國內外雷射新製程技術工法在特定產業，已經占有不可或缺的角色，也是現階段產業在導入升級製程時，可思考的方向之一。

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