3D虛實整合技術 擴大應用面

科技部運用法人鏈結產學合作試行計畫之九（中央社台北30日電）自德國提出「工業 4.0」以及美國提出「先進製造業」的發展戰略後，全球產業發展正醞釀革命性的變化。其中，物聯網、3D列印及大數據分析等技術的興起，正是驅動這一波革命的重要因素。

以3D列印為例，傳統的生產方式是將原物料經過加工程序，生產出所需的零組件，最後再將零組件組裝成產品。在此過程中，原物料及零組件的倉儲、運送成本，或是加工過程中產生的廢料處理成本等，都會因為3D列印技術而帶來巨大轉變。

虛是模擬設計 實是重複溝通確認淡江大學電機工程學系教授翁慶昌的「3D 虛實整合技術雕刻」是未來「工業 4.0」可期望發展的技術之一。翁慶昌表示，所謂「3D虛實整合技術」是在實際執行智慧生產之前，先以3D虛擬的方式在電腦上模擬整套生產流程，以確認未來實際以機器人或機械臂生產時，會依照所設定的格式和程序進行各項動作，且生產出所要的產品。

翁慶昌解釋，3D列印技術的實踐過程中包含了「虛」和「實」的部分。所謂「虛」是指執行前要以「模擬器」先進行模擬設計，以節省時間、費用，並確保安全性；不像早期先把機器搬到廠房內再來調整，萬一操作不慎，還會發生生命危險，及機器財產與時效的鉅額損失。

不過要在電腦上模擬出全部生產流程，需要一個「模擬器」軟體，程式設計人員要知道生產什麼、需要什麼樣的標準流程、可能有什麼突發情況，再給予非常多、非常大量的物理參數，包括實際廠房和產線的長寬高大小尺寸、製程步驟、溫度、壓力等，依此選擇合適軸數和功能的機器人或機械臂，擺在適當互不干擾的距離下，模擬全套生產流程，再逐一調整細節。

所謂「實」，是指「實」物操作時，在收訊途中還要不斷回報給模擬器，確認它所解讀的訊息是否與送出的指令一致，萬一封包資訊少了一個「0」或「1」，整套指令就會出錯，後續所有程序都會跟著出問題，所以「虛」與「實」就在傳送、接收、回報之間，以同樣的語言重複溝通確認，每個環節都不能出錯，最後產出的結果才會是符合預期的產品。

科技部補助工研院執行「運用法人鏈結產學合作試行計畫」，希望透過法人的能量，「挖寶」學校可實質轉化成工業產品的研究成果，再將成果適當加值後技轉到產業界。

翁慶昌的研究團隊因為參加了本計畫第一階段「優質專利申請」、「專利加值與行銷服務」及「發展新創事業」人培課程，除了讓團隊同仁在技術研發上跳脫單一思考方向，以產品市場及目標顧客為主軸來發展專利申請加值、技術商品化之外，所習得的知識與觀念也成為第二階段一對一輔導的基礎。

在第二階段一對一業師輔導時，工研院團隊與翁慶昌研究團隊就日後發展方向及輔導需求進行會議討論。之後以雙方共識進行專利盤點、專利布局、市場定位與分析等輔導，並協助該團隊以「具有可移動手指的多指機器人手爪」技術進行美國專利申請，使其研發技術之專利布局更加完整。

基於對翁慶昌研究成果的瞭解，工研院團隊在接收到日昶升公司對於「雕刻技術」的需求後，便思考可以媒合雙方進行洽談，最後也成功促成研究團隊與日昶升公司的產學合作案。

藉由工研院團隊的引見，翁慶昌與專門從事檀香和沉香木買賣的行家─日昶升公司進行初次會面與討論，日昶升公司認為將一塊原木雕成一件藝術品，創造更大的客製化附加價值是未來的趨勢，因此對技術研發有很大的興趣。

日昶升公司表示，沉香原木價格很高，交給雕刻師雕刻時，除了客戶希望呈現的模樣外，全看雕刻師的藝術眼光和功力，成品不到最後完全不知是何模樣。

例如，一尊觀世音像的雕刻工錢就要新台幣150萬元，完成後的成品要價往往上千萬，價值不斐，如果可以在雕刻之前先做電腦模擬，則可降低失敗率，同時讓客戶對成品更具信心，而翁慶昌的理念與研究成果正好提供廠商一個絕佳的解決方案。

經工研院團隊引介後，雙方愈談愈投機，3D虛實整合技術剎那間與雕刻技術擦出火花。翁慶昌先進行可行性評估，包括「如何針對木材外觀進行3D掃描成像」、「如何在所建立的木材外觀的 3D模型上進行雕刻圖案的規劃設計」、「如何依照規劃設計的圖案進行實際木材的雕刻」三個步驟。

日昶升公司也覺得該項技術對於提升沉香木的附加價值與節省人力成本非常有幫助，藉由工研院團隊的促成，雙方於104年 8月簽訂「圓珠之全自動化製程及3D虛實整合技術雕刻的先期開發規劃與可行性評估」之產學合作協定。

透過本計畫對研究團隊的智財培訓課程，及一對一業師輔導，不僅提升研究團隊的智財專業知識與專利價值，同時成功媒合學校團隊與企業進行合作。

翁慶昌認為，「工業 4.0」戰略拚的是技術面，台灣倡導的「生產力 4.0」則是要做到比對手想到更多可應用、可做得到的層面。

德國機械臂品牌KUKA高層主管訪台時曾明確指出，台灣和先進國拚原創技術的贏面不大，但是拚應用面卻是無人能敵，台灣人可以想到在「虛」、「實」整合應用上的發展性，就是台灣可以善用的強項。相信未來翁慶昌的「3D 虛實整合技術」與工研院計畫團隊還會有無限寬廣的合作空間，讓我們一起期待吧。1041130

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