CNC加工的應用 (上)-交通運輸和海洋產業的科技引擎

前幾篇文章我們談了什麼是CNC加工、各種CNC加工的機器與設備材料,以及減材加工與增材加工的比較。接下來我們要來談談在工業上 CNC加工的應用 。CNC加工幾乎涵蓋所有工業使用,舉凡航太、交通、海洋、電子、石化、醫療等工業產業,都屬於 CNC加工的應用 範圍裡。這篇文章會著重在交通運輸和海洋產業。

 

交通運輸中 CNC加工的應用

交通運輸產業與下一篇要談的航太工業類似,對於零件的性能,皆具有高度的要求,以確保成品應用的效能與安全性。成品應用的效能,會影響產品在市場上是否具競爭力。在交通運輸上,消費者或採購者一般會考慮到的效能有載重、堅固、壽命等。

載重方面,不同的交通運輸工具,載重限制不同,腳踏車、汽車、火車的載重需求顯然不同,因此在載重設計上必然南轅北轍。同一種交通工具,目標消費者不同,也會影響載重設計。以腳踏車來說,淑女車前後都有載重的需求,因此設計時便會考量到車籃處的載重與後方貨架的載重及穩定度。公路車主要的訴求為長途騎乘,載重訴求主要在騎士本身,因此在設計時考量的效能便會不同。

CNC加工的應用 1

堅固方面,除了乘載重輛,也須將時間旅途時間納入考量,確保長途載重應用上不會出差錯。例如在買機車時,經常會聽到買菜車、跑山車等術語,代表著消費者的不同需求。如果騎買菜車跑山的話,在面對一些上坡時,騎乘會較吃力,對於車子的耗損也會較大。除此之外,氣候條件也是影響運輸工具堅固程度的一個因素,因此在汽車工業,車廠會根據銷售市場的不同,而設計出適合當地氣候條件的車型,如歐規、美規、日規車等。

安全性方面,交通運輸與生活應用息息相關,必須確保人類在移動過程中的安全性,因此生產上須經過不斷的研發與測試,才能正式出產。因此設計過程中,工業設計師同樣會先製造設計的雛形,測試產品的各項性能,過程中反覆調整,以確保成品在提高效能的同時,具備該有的安全性。如2021年夏天,臺鐵添購了一批EMU3000的新城際列車(新自強號)。除了廠商在交貨前的反覆測試外,列車抵達臺灣後,在正式上路之前,必須先進行各項整備檢查、靜態測試、性能測試過後,接著才開始在路上鐵軌測試,經過五個月的測試,才在年底正式營運。

CNC加工載交通運輸方面的使用範圍很廣,經常使用到CNC加工的交通運輸工具包含輪船、各級火車、小客車、聯結車等。由於應用的材料很廣,從煞車到引擎,各項零件均可以利用CNC加工技術完成生產。在科技發展日新月異下,各項交通工具的性能比較,儼然成為一場軍備競賽,CNC加工有助於業者加速設計、測試、生產的步驟,在生產工業上取得優勢。

 

海洋產業中 CNC加工的應用

海洋產業的發展與CNC加工應用有很大的關係。許多水下的設備所應用的材料和形狀,並非一般常用的材料。CNC加工對於材料高度的適用性,儼然成了海洋產業的發展不可缺少的一環。

海洋產業與其他工業不同,海洋產業的零件通常直接或間接與海水接觸,必須承受很強的水阻力,以及承受長期泡在水裡的抗潮能力。儘管愈來愈多電子產品宣稱能夠有效防水,但是面對長時間浸泡在水裡的潮濕環境,恐怕對於海洋產業均無濟於事。船隻上的電子設備需要更多能夠有效防水的機制,使得電子設備能夠正常運作。此外,海水的成分也具有腐蝕性,容易使金屬生鏽,因此有效的防鏽對於海洋產業而言亦相當重要。

CNC加工的應用 2

除了水的危機外,船隻的防水性也很重要。過去我們經常在電影裡看到船隻航行海上突遇意外,而發生船隻火燒必須棄船的慘烈情景。尤其是在與天然氣接觸的鑽井船、乘載大量人員與貨物的商船,或是載滿武器與糧食軍艦,若發生海上火災,後過不堪設想。必須使用各項防火的絕緣體,來打造船隻,以降低海上運行的風險。

空氣流通與溫度管理對船隻也很重要,應避免輻射熱傳入船艙之中使船內成為海上烤箱之外,船艙也需要有冷藏或冷凍空間,以保持食材與漁獲的新鮮。

與交通運輸相同,在考慮堅固的同時,也必須將時間與路途列入考慮。如遠洋漁船,或大型的輪船、郵輪,因為船身需要長時間浸泡在海水裡,因此必須要加強船身的防鏽技術。由於海洋產業不比陸上產業,機具故障可以隨時修理,船隻如果在航行的過程中故障,必須等到回到港口才能維修。CNC加工能利用生產誤差小的特性,能夠設計出符合長期航運需求的產品,且極小的誤差能讓成品的失敗率降到最低。

CNC加工對於海洋工業的應用主要是表現在零件的客製化。從小型的輪船到大型的艦艇,不同的類型的船隻對於設備有客製化的需求。包括海洋隔絕、電子設備、引擎零件、螺旋槳、鑄模原型、船身等,CNC加工對於材質的接受度高,使它在整個海洋產業鏈扮演重要角色。

 

結語

認識CNC加工的第一堂課的這篇文章中曾提過,CNC加工具精準度高,且適用材料廣的特性,使得它在多項精密工業中占有重要的地位。精準度高,使CNC加工能夠肩負起工業應用上大量生產的任務。應用適用材料範圍很大,使CNC加工在研發階段,能反覆實驗不同材料的特性,或依照產業的不同,而以多元的材料進行加工。這篇文章我們看了CNC加工與交通運輸、海洋產業的關聯性。下一篇文章,我們將來討論航太工業與電子工業,和CNC加工的關係。

 

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