經濟部國家產業創新獎－推薦閱讀

郭信宏組長

郭信宏

郭信宏組長
金屬工業研究發展中心製程處熔鑄組

創新菁英－青年組

建立臺灣3D列印自主技術提供製造新選擇

3D列印技術具備可高度客製化、高精度、無模生產等特點，應用範圍非常廣泛，然而國內多數業者對此技術仍然陌生。為推動產3D列印技術金屬中心鎔鑄組組長郭信宏帶領團隊成立3D列印鑄造實驗室，不僅提供產業單點及多點一站式鑄造試作服務，更進一步研發3D列印鑄造材料，實現材料國產化與循環經濟願景。

生活中常見的金屬品，傳統製造方式不外乎切削、沖壓、鑄造等三種技術，這三種製程都需要使用大型設備與足夠的場地，而且多為大量製造，難以滿足少樣多量的客製化需求。可解決上述缺點的3D列印（積層製造），為各類型製造業多了一項選擇。

不過，3D技術雖發展多年，材料方面仍有成長空間，對此，金屬中心鎔鑄組組長郭信宏打造出國內唯一3D列印鑄造實驗室，提供產業單點及多點一站式鑄造試作服務，並建置3D列印鑄造砂模系統及與砂材、樹脂等材料的國產化，推動鑄造模材循環經濟產業鏈，同時加速國內廢鑄砂創新應用與綠色模材技術發展，研究成果屢獲國際大獎。

成立3D列印實驗室推動產業升級

2011年，郭信宏進入金屬中心，側重金屬製品快速試製相關技術研究，並執行政府計畫，建立關鍵製程與材料技術，透過產業鏈結與技術輔導機制，協助國內各領域標竿企業產品創新開發與技術升級。2013年3D列印專利即將過期，積層製造技術的快速普及可以預期，因此金屬中心著手建立國內最大3D列印成型系統—3D列印鑄造砂模系統，啟動3D技術在國內鑄造產業的應用。

比較傳統鑄造與3D列印技術的差異。郭信宏指出，傳統鑄造的工序是先選擇合適的材質做成鑄模，模穴的空間形狀與所需鑄件相同，接著將溶融金屬注入模穴，凝固後即形成鑄件，此方式的優點是模具可重複使用，缺點則是開模成本高、只適用於少樣多量生產，且無法做出結構複雜的鑄件。3D列印的缺點則是無法大量生產、製造時間長，優點則是無需模具、可依據使用者需求客製化生產、能製造結構複雜的鑄件。

此外，相較於傳統金屬鑄模需以人工經驗調整精度，3D列印則可透過軟硬體設定保持穩定精度，目前金屬中心3D列印鑄造實驗室的精度已可達3～4mm。上述特點讓3D列印適用於產品開發初期的原型機（Prototype）設計、少量生產的精品，「我們曾協助機車品牌廠減少縮短產品開發時程、為國內機電大廠爭取國外訂單，此外還結合逆向工程技術複製骨董。」

創新鑄材研發落實循環經濟

除了設計3D列印機台外，郭信宏也帶領團隊研發出3D列印專用材料。目前臺灣95%以上的3D列印鑄材為進口產品，研發鑄材不僅可提升技術自主程度，還有機會輸出海外爭取國外訂單。

郭信宏研發的鑄材，從3D列印鑄造砂模進階至3D列印陶瓷模具技術，並獲得國際發明獎金獎、取得美國專利獲證。他所創新開發的鑄造用陶瓷模具不均厚殼模設計技術、陶瓷模具熱應變與熱變形模擬分析與控制技術等，促使國內半導體大廠- 日揚投入半導體元件國產化產線，同時協助介隆興齒輪廠獲得加拿大龐巴迪馬達殼件訂單，金額高達1年新臺幣3.5億元。

郭信宏的另一個創新3D列印鑄材是綠色材料。在一次偶然機會中，他得知國內兩類業者求助金屬中心，一是大理石業者遇到大量廢汙泥問題；另一是七股蚵農有大量廢蚵殼待處理。「我原本覺得兩者無關，後來發現大理石是二氧化矽，蚵殼則是碳酸鈣，兩種結合形成的矽酸鈣可承受攝氏2,000度高溫，是最佳鑄材之一。」此外，矽酸鈣壽命結束後，只需泡水就會成為可分解的氫氧化鈣，相較於傳統3D列印鑄材因純度過高，難以回收，他所研發的矽酸鈣則可進入生態循環，大幅降低對環境的影響。

此外，郭信宏也運用合金配料的技術基礎，調控兩個主成分，藉由不同溫度下的材料轉換，成功開發再生多樣態轉換材技術，並透過不同相的機制，運用到海洋的珊瑚島礁復育、水處理用的陶瓷濾材等，達到近零排放及高值化應用推廣。這項技術榮獲美國愛迪生獎/銀獎的肯定。

熱衷拳擊及跑步維持研發好體力

能夠持續投入研發並締造傑出成果，郭信宏認為除了心態、能力之外，健康身體及充沛體力也是重要關鍵。

郭信宏從小就知道健康的重要。他來自屏東，出生在一個平凡但快樂的家庭，父親年輕時在高雄港碼頭維修拖板車，母親是家庭主婦兼農夫，兄長目前任職於半導體產業。「從小到大，父母親對我們兩兄弟只要求兩件事，保持身體健康和開心生活，因為這是一切的基礎。」

郭信宏喜歡運動，跑步及拳擊是兩大強項。他回憶國中一年級第一次接觸拳擊後，就一路練習到五專三年級，並且拿下區中運比賽冠軍及亞軍。跑步是他的另一項習慣，他認為研發人員必須保持身心平衡，廣泛接觸各種事物，「跑步除了讓我心情平靜，也讓我可以專注思索工作與生活。」

除了運動外，郭信宏對學校課業也相當認真，尤其是盡全力解出數學題的成就感更讓他難忘。運動與學習讓郭信宏有精力、有邏輯地解決職場難題。

郭信宏並且提及對於機械領域的興趣，源於從小就喜歡自己動手做，「國中畢業後，我選擇學習機械專業，無論是製圖、CNC、傳統加工、模具設計到產品開發，我都很有興趣嘗試。」

服完兵役後，郭信宏持續進修，後來在高雄應用科技大學習得3D列印與快速模具工法，此專業也讓他順利進入金屬中心，並與求學階段的金屬製品與鑄造技術鏈結，在鑄造領域上創造出不均厚鑄造用模具設計、水溶性陶芯等新技術。

從研發出發，郭信宏多年來深耕金屬製品相關製程與材料技術開發，善用科研資源建立產業共通技術能量，再透過不同領域之需求，擴延各領域產品開發與創新，鏈結了技術創新研發與實際落地生產兩端。

至於未來規劃，郭南宏表示將持續投入鑄造研發，也將扣合政府的循環經濟、減碳政策，發展鑄造製程智能化、可回收鑄造模材技術等，「希望我的力量可以協助國內企業有效轉型，推動臺灣的金屬製品產業更上一層樓。」

得獎感言－郭信宏組長

能夠獲得經濟部國家產業創新獎實在是一個驚喜，也倍感榮幸，雖然從事工業研究. 不是為了得獎，但獲獎絕對是對研究員莫大的鼓勵，謝謝一路支持我陪伴我的家人，激發出我飽滿的能量，讓我學習到很多；感謝金屬中心長官與製程處熔鑄組同仁，很榮幸能遇上你們，讓我能跟最棒的團隊一起工作，這個獎項意義非凡！我有過高有過低，這個獎項讓我有動力再繼續努力下去，我要把這獎項獻給我的工作夥伴及愛我的家人，萬分感謝。