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價創計畫

計畫名稱 : 智慧製造虛實系統整合技術五軸數控重切削戟齒輪加工機開發

計畫主持人 : 國立中正大學前瞻製造系統頂尖研究中心主任 劉德騏教授

本價創計畫將發展以智慧機械為設計基礎的創新戟齒輪加工機為終端產品。研究團隊包括整機與零組件設計分析超過15年之各校學者與法人,運用本研究團隊的齒輪雙面雙切削工法、直立式機台設計、智慧化數控路徑、適應性切削力、虛擬-實體整合系統等關鍵技術,開發出相對優勢的成本、相同的加工精度以及友善的人機使用界面之機型以進入市場。

01結合中正團隊傘齒輪加工技術工程學理與法人單位精密機械設計經驗,設定並整合智慧機械所需的感測器和致動器裝置系統。

02同步建立虛擬-實體整合系統,使本產品在區域聯網,運程即時監控,大數據資量分析與長期使用健康診斷上均可主流雲端系統相連接。故本計畫提出智慧製造虛實系統整合技術-五軸數控重切削戟齒輪加工機開發。

團隊介紹

1.計畫主持人:國立中正大學教授劉德騏博士

畢業於美國密蘇里大學(University of Missouri, Rolla)工程力學研究所(1988)。曾任美國通用汽車公司,先進車輛研發部資深工程師(1988-1991)。

2.協同主持人:國立中正大學教授馮展華博士

其專長在於齒輪原理與製造、機械設計及製造實務、電腦輔助機構設計、最佳化理論,曾經共同主持過國科會產學合作計畫多年,亦曾與工研院合作過多項研究計畫,目前擔任國立中正大學工學院院長。

3.經營管理團隊執行長:林清源

清大動機系碩士班畢業,曾任工研院機械所副組長,中興電工數控事業處副總經理,工研院智慧機械中心主任特助;早期帶領工研院精密機械設計團隊協助國內工具機業者主要機型設計開發工作,於中興電工集團負責製造體系升級與轉型,承攬來自美國應用材料(AMAT)、美國GE公司及漢翔、長榮等主要客戶業務。

計畫目標

本計畫預定開發直立式戟齒輪加工機開發,及搭配該設備的戟齒輪刀具磨銳機。本團隊由產品開發、關鍵資源取得、供應鏈建立、生產技術建立、試量產,到最後市場銷售,擬定初、中、長期三階段營運計畫,其營運里程碑如下圖所示。初期階段(2017~2018)完成直立式戟齒輪加工機開發,建立關鍵技術提高競爭門檻,並藉由機器開發過程中評估外協廠商之技術、品質、交期等能力,建立齒輪加工機外協供應鏈;中期階段(2019~2020)生產第二台直立式戟齒輪加工機,以及完成戟齒輪刀具磨銳機開發,且計畫參加國際工具機大展。長期階段(2021~2022)新創公司成立第1年,預計成立售服暨技術服務中心。

營運目標 初期階段 中期階段 長期階段
里程碑

2017

2019

2021

2018

2020

2022

市場壁壘

對於本產品的技術面而言螺旋傘齒輪和戟齒輪為重要的相交軸和交錯軸傳動零組件,其製造機台的設計和製造技術門檻相當高!

國內齒輪製造廠商大多仰賴國外昂貴的國外機種,然而此種機型無法與國內發展的雲端系統與物聯網系統相整合,如果產業界持續仰賴國外進口工作母機,將無法聯結本國在精密機械後端雲端計算與物聯網的優勢。高階技術軟硬體整合為本計畫成功的重點;本計畫合整機與零組件設計分析超過15年之各校學者與法人,運用本研究團隊的齒輪雙面雙切削工法、直立式機台設計、智慧化數控路徑、適應性切削力、虛擬-實體整合系統等關鍵技術,開發出相對優勢的成本、相同的加工精度以及友善的人機使用界面之機型以進入市場。本機為能專用中正大學前瞻中心團隊最新齒輪高效加工軟體技術,必須採用與市面上全然不同的新構型,此為突破戟齒輪加工市場壁壘之關鍵亮點。

預期市場規模

根據台灣工具機計零組件工業同業公會整理

2015年金屬切削工具機累計出口金額約847億,其中齒輪切削工具機佔的比例約6.3%。齒輪切削工具機進出口值,如下圖所示,以美元兌換台幣32元計算,2015年出口值約54億,進口值約17億台幣。依據歐洲工具機工業聯會(CECIMO)報告,2015年歐洲工具機總出口額約186億歐元。若以齒輪切削工具機佔比例6%來計算,則出口值12億歐元。台灣出口的齒輪切削工具機主要為非數控的傳統機台,而台灣進口的機種主要為數控機台,其中又以歐美進口的戟傘齒輪加工機為主,機台價格依選配機能及軟體加值而異,約在2500~4000萬之間。一旦本計畫開發完成後,售價約為進口機台的50~60%,以此高性價比為銷售策略,未來預估5年內本產品在國內市占率高達30%以上,以及全球約5%以上戟齒輪機市場占有率。

台灣:刨、插、拉、齒削工具機

單位千美元 2011 2012 2013 2014 2015
出口 207,903 214,663 199,234 205,097 166,905
進口 79,021 64,744 52,127 63,188 52,115

資料來源:工具機與組件雜誌

圖4,2011-2015年台灣齒輪切削工具機進出口值