Ｈ型鋼雖屬於傳統產業，但卻是建築的重要材料，安全要求非常高。過去Ｈ型鋼要靠電弧銲與灌鐵砂來銲接，不只慢，還很吃材料；用雷射來銲接理論雖簡單，但是卻有很多技術瓶頸，過去一直沒有成功商品化。在經濟部產業技術司補助下，工研院攜手台灣光罩研發全球首創的Ｈ型鋼構雷射銲接技術，顛覆過去半世紀的傳統銲接方式，更成功解決鋼構產業缺工、缺產能的痛點，也是建築鋼構製程的低碳革新，未來將成立新創公司，將此創新工法與產品推向國際鋼構市場。
台灣光罩啟動建築鋼構革新，一步步解決問題
為什麼1家半導體光罩業者要跨足鋼構銲接？台灣光罩營運長黃郁斌回憶道，2021年COVID-19疫情期間，廠房興建需求激增，鋼構市場供不應求，「台灣光罩自身也要興建廠房，發現鋼構的交期甚至長達1年以上，引起我們的好奇，希望引進新的工法來幫助提升產能」。而作為半導體公司，黃郁斌表示，台灣光罩在智慧化生產與自動化運營方面非常熟悉，若能將這些經驗應用到鋼構產業，協助建立新的生產方式，將可望以創新工法來解決產業痛點，也找上了工研院。
不過對工研院來說，這卻是全新挑戰與難題。工研院南分院執行長曹芳海表示，工研院在雷射銲接其實練兵已久，最早應用於電動車電池模組封裝，但若要銲接厚度達20-50mm的鋼板，且1支H型鋼重達1噸以上，在雷射能量或參數設定上有極大差異，兩者完全不一樣，甚至「完全超出我們既有的技術經驗範圍。」黃郁斌說，雙方團隊決定從頭開始找出痛點，一步步解決包括受限於全人工導致產能受限與缺工問題、傳統銲接高度耗能與參數繁複、後置廢料處理成本高等問題，就是要讓傳統製程，升級為自動化、智慧化且具備永續的全新模式，翻轉產業升級。
台灣光罩營運長黃郁斌(左)與工研院雷射中心執行長曹芳海(右)攜手合作，帶領企業打造全球首創之H鋼雷銲技術，助力半導體大廠跨足鋼鐵業。台灣光罩/提供
研發量產是一場團體戰，雷射最終成為點燃鋼鐵未來的關鍵力量
然而，事情並非如想像般簡單，黃郁斌談起剛開始測試時，由於高能雷射在鋼鐵業界並沒有運用在銲接，雷射頭常因高熱燒毀、銲接噴濺導致鏡片損壞、整個研發空間充滿金屬燒焦味及細微渣粒。不過，工研院與台灣光罩團隊仍選擇「直球對決」，增加許多雷射頭和保護鏡，更在3D列印公司數可科技協助下，開發了防煙霧與噴濺的導流兼遮罩。黃郁斌強調，成功的創新不可能只靠一個單位或少數工程師，團隊也邀集許多跨領域的雷射專家、自動化、鋼鐵業及智慧製造的業者團隊，組成一支橫跨研發、生產、認證與標準制定的「臺灣隊」，打造出一套智慧化處理入料、雷射銲接、出料與輸送流程的全自動化產線，有效提升生產效率。
黃郁斌回憶：「因為舊工法已經傳承百年，能夠開創一套新的系統，過程中有很多貴人相助。」這段時間沒有掌聲，只有一次一次的失敗、嘗試、失敗、再嘗試，因為團隊知道，要讓技術真的落地，靠的從來不是運氣，而是堅持與韌性。在頻繁協作、交叉討論，每個細節都反覆打磨下，不知不覺感染許多鋼構業界的老前輩、銲接協會、國家地震中心、學校的老師，都來協助和指導，才能在不到3年時間，將研發落地到供應鏈。
從研發室走上世界舞台，臺灣低碳鋼構技術準備啟航
而在團隊解決技術問題後，黃郁斌沒有滿足，他認為，要讓這套雷射鋼構製程真正「出廠」，必須取得國內外的製程認證與制度標準，否則很難打入國際市場。台灣光罩透過中鋼構公司協助，一步步通過SGS認證符合ISO/美國AWS銲接標準，更攜手台灣銲接協會積極推動臺灣CNS標準制定，終於在2024年為國內業界建立起第一套可依循的雷射鋼構銲接標準，使臺灣成為全球首個擁有此標準的國家，讓國內外業者都能在一致標準上進行對話。
台灣光罩透過中鋼構公司協助，在2024年為國內業界建立起第一套可依循的雷射鋼構銲接標準，使臺灣成為全球首個擁有此標準的國家。台灣光罩/提供
工研院也導入AI科技與台灣光罩的智慧製造團隊合作，以工研院開發的數位孿生模型，依材料狀況模擬雷射銲接參數，預測銲後形貌及強度，再搭配線上即時感測系統，智慧監控影像、溫度及銲道追蹤補償等技術，確保品質穩定，補足老師傅經驗傳承的落差。黃郁斌表示，搞定軟體後，原先工研院在實驗室的雷射設備功率只有6千瓦，一般商用雷射機台也只到1萬瓦左右，但銲接鋼構卻需要2至3萬瓦，在團隊千尋萬找下，終於找到美國供應商客製機台，成功導入軟體，完成軟硬體整合最後一哩路。
台灣光罩智慧製造團隊導入工研院以AI科技打造的數位孿生模型，將臺灣推向國際建築新局。台灣光罩/提供
黃郁斌表示，當初從零開始的技術，通過強度與耐疲勞測試，甚至比傳統銲接工法更穩固，如今原本在台灣光罩雷射銲接研發中心的BH全自動化生產線，已成功搬遷到鋼構公司成為新世代的雷射銲接示範工廠，實際產線量產已超過 2,000 公噸，並持續增加中。至今已逾 300 位相關業者與研究人員親眼見證臺灣自研系統的實力，來自國際的詢問與關注更如同雪片般飛來，相信未來一定可以實現全產業邁向永續的願景，將臺灣推向國際建築新局。