■耀德講堂 / 邱耀弘 博士
楔子
有道是：「若想得知識，臺下十年功；讀者要輕鬆，請花十分鐘」，來看看接下來連續8個月Dr. Q的專欄報告，充實一下金屬注射成形(MIM)產品的知識。專欄內容會盡量把文字縮減，並放入精彩的圖片，最後會在Dr. Q的2023年11月做一個總結。這些產品的內容包含以下：「Part I. 轉軸」、「Part II. 縫紉機配件」、「Part III. 菜刀與指甲刀」、「Part IV. 奢侈品牌包的扣件與標牌」、「Part V. 治具與工具」、「Part VI. 高爾夫球桿頭配件」、「Part VII. 齒輪」。
Part III. 菜刀與指甲刀
在1972年MIM工藝發明之後，金屬零件可以被如塑膠注射一樣的製作出來，這引起金屬加工與塑膠製品業的不小震驚與騷動！隨著MIM技術的推廣與時俱進，尤其是最近十年(2012-2022)在移動通的電子產品助攻之下，MIM技術和產品能見度大幅提高，且盛況空前。今天要談的是現代家庭生活中最不可或缺的三把刀，廚房的菜刀、剪指甲的指甲刀以及最萬用的剪刀，相信每位讀者都至少有一套，堅硬和銳利是它們的共同特徵，自然也免不了被MIM零件製造商看出這個龐大的商機，由於MIM製程可以利用注射成形的方式把硬質材料做到非常接近最終製品的形狀與尺寸(Near Net Shape)，自然在普通家庭生活中所用的刀具和工具等，製造者便開始嘗試利用MIM製程來製作這些硬質材料的工具。
設計理念
MIM工藝主要利用金屬材料的粉末作為起始材料，只要能夠製成粉末並且可以被燒結固化的材料，都能採用MIM工藝。當然，並不是所有金屬都可以被燒結固化，活性大的金屬很難被還原就不適合採用這個工藝（如鋰、鎂、鋁、鋅等元素金屬與合金）。
幸好，硬質不鏽鋼420系列是非常容易進行脫脂與燒結，所以它們夠借助模具模穴的設計把過去必須依賴鑄造、鍛造等工藝製作的特徵，快速地做出並保留很少的加工餘量，以供最終形狀或尺寸的確定；此外，不生鏽更是硬質不鏽鋼最大的好處，一掃過去對刀剪工具生鏽的印象。因此，在一般生活用品的需要銳利鋒口的刀具設計，僅需少量移除MIM製品的鋒口特徵即能獲得最後使用目的，這大幅度的降低了製造成本且縮短加工時間。更特別的是MIM製品比起傳統塑膠製品可以製作出不等肉厚的特殊特徵，因此品牌商能夠設計特殊的造型給自家工具增添更多特色。所以，採用MIM工藝可以滿足家用工具設計師們的需求，發揮更多的創想力去創造更多的產品，增添現代化家用工具更廣大的應用。
傳統使用不鏽鋼420是有燒結困難的，1970年代日本三菱製粉發明以添加金屬鈮(Niobium, Nb)可以形成燒結過程的吸碳作用，可以穩定不鏽鋼420燒結的溫度區間，專利已經過期但仍要注意添加鈮的成本上揚。
家用刀具
菜刀──單刃刀具
菜刀大概是每個人家裡至少要有一把的工具，在國外，廚房中的菜刀可不僅只一把，而是一整套如圖1所表示。不同的刀型提供廚師們料理不同的食材，烹煮出美味的佳餚需要好用的菜刀，這是大廚們必備的重要工具。
首先被MIM製造廠商看到的商機不是刀具的刃部，而是刀把，刀把提供刀刃與使用人相結合，就如電子商品中常見的連接器(Connector)，如圖2所表示，利用金屬注射成形的模造特徵使得刀把與刀刃連接順暢的變化，甚至可設計出不同的紋理雕花或如動物的頭做為刀把裝飾，一端與菜刀刀片焊接後進行開鋒刀刃，另一端則裝上木頭刀柄與防滑的裝飾件等。甚至在圖1中最右側小的大馬士革刀，利用模造外觀的特性，整把刀和刀刃、帶紋理的刀面、刀把和刀柄都一起注射成為一體的設計也已經被廣泛的應用。
MIM工藝提供許多設計可以設計成一體化的結構，當然MIM屬於金屬加工工藝，也能夠組合包含焊接、鑽孔、銑削、拋光打磨的後製加工，這給了工具製造者和設計師有很大的動力，在沒改變太多的工藝路線上增加了造型的修改，無疑增加產品的特色和美觀性，也大大的加大了商機。
指甲刀──普及的雙刃刀具
在個人護理上用的刀具大多都是雙刃型，主要使用起來比較安全，諸如指甲刀、指甲鉗以及剪刀。因為單片刀刃的控制稍有不當，很容易劃傷皮膚，因此雙刃工具可以控制刀刃的長度以及較短的支點半徑，在每個家庭中也是常見的工具，特別是手和腳趾甲的修整，因此這些商機自然也是MIM製造廠商不會錯過的，對於饒富趣味的機構設計、外觀視覺上的曲線曲面設計、不等肉厚斷面變化、足夠小的開鋒加工範圍，也可以閃亮且不生鏽以及鍍金銀色澤，MIM工藝能夠提供這些製品的設計師有更好更多的的選擇。圖3為近幾年MIM工藝所製作的各種護理用工具的實績產品。
髮剪與毛剪──多刃刀具
還有，各種動物的毛與髮，當然包含人類的頭髮，尤其是男士們的剪髮工具。為了能夠快速且有效率的整理毛髮，設計刀刃運動範圍更小、更多刃的髮簡便問世了，在圖4表示的多刃髮剪已經流行有數年，這是採用不鏽鋼420材料製作，搭配一片白色氧化鋯（3mol% Y2O3-ZrO2, TZP 氧化釔安定正方晶氧化鋯，這是採用陶瓷注射成形CIM工藝製作的），在電機高速運動下形成剪切刃口，刀片刃口沒有機會接觸皮膚，且與皮膚接觸的位置如刀尖、刀背全部都設計成圓角，非常的有效且安全的剪掉毛髮不至於傷及皮膚。
使用這個觀念，就有了更大的毛髮剪用來作為貓狗毛修剪，甚至是用於剃羊毛的大型羊毛剪，如圖5所表示。利用MIM工藝的設計可製作出更安全更有效率的零件，澈底發揮功能造型並保護動物的安全。
Part III.小结
從家家都有的廚房工具、個人的護理工具到動物毛髮的修剪工具，採用MIM工藝設計與製造不單只可簡化零件的設計和降低成本，還能夠以造型的功能性來提升工作上的效率以及安全性，尤其是需要高硬度且耐磨的不鏽鋼420材質的擴大應用，這是一項有意義的產品開發。
仍舊要提醒所有MIM製品製造者，製作工具的品質對於工業安全、工作安全非常重要，MIM是一個隨時改變人類文明的金屬工藝，因此必須考慮到以人本為核心。MIM工業也才發展了50年，仍舊需要很多方向的摸索和嘗試，Dr. Q建議大家還是要練好功，畢竟上十臺分鐘、臺下十年功，可不要變成上臺十分鐘、被笑就不輕鬆阿！
