■耀德講堂 / 邱耀弘 博士
楔子
眾所周知,給予植物陽光、空氣、土壤和水,植物就能順利從種子萌芽、茁壯成長到開花結籽繁衍後代,草本植物能夠代代相傳而擴展版圖,木本植物更可能幾千年存活而不死。我們可以說植物的生生不息、繼往開來,代表了生命的堅強和韌性。那麼談到技術,這是一種依附人類社會的文明象徵,它協助文明的延續和擴展,有如草本植物快速拓展版圖,更如木本植物鬱鬱蒼蒼而立。
讀者們應該知道Dr.Q本期依舊是談到金屬粉末注射成形(Metal-powder Injection Molding,以下簡稱MIM),因為Dr.Q是MIM技術的終身義工,我們來看看草本的MIM技術如何掙扎並躍升成為木本的大樹。
不只二枚腰的MIM轉軸(Hinge)
台灣圍棋棋士──林海峰大師在日本棋壇素有「二枚腰」之美稱,此術語源自於日本相撲的術語,比喻他在競賽中彷彿擁有兩個腰一般,難以被扳倒,韌性十足。林海峰的雙親分別在他前往日本的前後幾年過世,從小於海外寄居他人家中的林海峰雖曾有過叛逆念頭,卻仍執著於棋壇中深耕發展,足見大師意志之堅韌,此為其一;1971年,林海峰在與石田英夫對決中失去本因坊頭銜,儘管連續兩年試圖奪回頭銜無果,但在1973年的名人挑戰賽中再度受到石田英夫的挑戰,雖以三場敗局起始,但後面卻連勝四場,成功保住頭銜,林對圍棋的執念與後續職業生涯雖面臨起伏,但始終有捲土重來的勇氣和韌性,此為其二。這是現實版且非常勵志的人生故事。
在MIM業界,轉軸機構可能就不只是二枚腰了。在2000年時,首次在筆記本電腦上採用MIM製作的凹、凸輪(圖1表示),MIM業界因此奪得當時上億套筆記本電腦的龐大訂單;而後隨著筆記本電腦改採由APPLE所推出的一字軸搭配握持夾設計(圖2表示),更是成功的將MIM產業推上世界筆記本電腦出貨巔峰;然後由Microsoft的平板Surface Pro推出MIM機構組合轉軸的多代接棒(如圖3表示)。
在接連近二十年的好光景後,近期因受疫情影響而導致發展速度緩慢。沒想到的是,在2019疫情蔓延之初,3C小朋友──折疊屏智慧手機就悄悄的帶著MIM各種零件加上LQMT(Liquid Metal Technology,液態金屬/非晶合金)和3D列印SLM鈦合金(Select LASER Metling,雷射選區熔融)跳入世人的最常攜帶的使用裝置上(如圖4表示)。直到2024年,APPLE也在受華為、OPPA與三星的衝擊後,決定推出新一代摺疊裝置(可能是APPLE的平板),而這自然是因為APPLE掌握專屬的MIM供應鏈資源,採用MIM機構的製品具有更多的彈性設計、材質選擇和多變的造型。我們只能說MIM轉軸可不只有二枚腰,應該要稱為不死鳥。
不死鳥不死的關鍵
要怎麼評價MIM轉軸的不死原因呢?Dr.Q歸納出以下的幾點:
- 金屬材料的可靠度高且耐用,尤其是近年轉軸材料被要求必須具有高強度且耐磨經久,這樣的加工方式似乎只有MIM製程最為可靠且有效率。不論如何,鋼鐵材料家族保有最佳性價比,但是不能保證鈦合金不來襲擊鋼鐵家族,重量的減少確實是攜帶裝置的長久課題,這使得MIM金屬的材料選擇和應用場景更加廣泛;
- 機構美學風由APPLE吹向所有的電子商品,甚至轉軸已經被用到化妝品的粉盒,並且因為閃亮的外型和曲線曲面優美,利用注射模具複製可以實現與設計近似100%的結果;
- 轉軸機構連結可以協助產品裝置的擴展,饒富科幻電影「賽博龐克(Cyberpunk)」風格,也符合科幻電影「變形金剛(Transformers)」等變形、收納與擴展的趣味;
- 轉軸機構中仍有許多內容有待機構設計人員去實驗與驗證,這個零件組是代表人類明文的象徵,整合機械上各種知識才能作出膾炙人口的MIM製品。
因此MIM轉軸總能夠浴火重生並不斷的進化,在MIM歷史上每隔不到5年就有一種令人耳目一新的感覺。
兩岸著名廠家
MIM轉軸是一種具有相對運動但屬於低轉動頻率的零件,因此對於MIM製造廠商的工程素質與品質觀念要求較高,雖然不像用於汽車、交通工具等高頻率運轉零件那般嚴格,但是大部分的轉軸連接的是顯示屏幕與電子主機,電子信號與電源會藉由轉軸機構空間進行兩者的連結,轉軸的壽命是被要求能夠維持20,000次開合且能有懸停功能(假設每天開合50次,一年365天的保固期在至少18,250次的功能維持),甚至到達100,000次還能有基本的開合功能。所以MIM轉軸的製造廠商在過去的30年並沒有太多的變化,台灣地區以新北市的新日興(SZS)、兆利(Jelly)兩家最早也堅持至今,然後新北市的鑫禾與大陸杭州市的安費諾、嘉興市的精科科技、深圳市的富士達(這是台灣奇鋐科技的大陸子公司),這是兩岸包含筆記本電腦、摺疊屏手機的一線MIM轉軸製造商。
根據Dr.Q的調查,在過去20年的時間中,這些排前頭的供應商都曾經賠償過客戶,由於早期的MIM材料和設備都沒有辦法克服MIM製品的孔隙度問題,一旦發生問題時,因拆機更換MIM轉軸所產生的連帶賠償責任都是非常可怕的金額。近年來,由於粉末材料和製程技術、高效率設備加上有較便宜的工業斷層掃描檢驗(CT),大幅降低MIM轉軸的失效情况,自然使得用戶和製造者更有願意投入。
近五年來,陸續有許多MIM零件製造廠加入MIM轉軸的生產行列(實際可能遠遠超過30家MIM製品公司,礙於保密和不公開,無法一一列出),同時MIM轉軸的應用還擴及藍芽耳機(TWS)、直播與車載電子產品支架、電子鎖具甚至在高端化妝品外殼上,更多不同行業的設計師與工程師願意使用MIM零件之製造技術,也鼓舞了MIM零件製造廠。
結語
人類生命雖短暫,但透過教育的傳播,無私地分享成為生生不息的文明,歷史不斷地重演善良美好,但也重覆各種人性的醜惡。許多朋友希望Dr.Q能夠介紹MIM槍枝的發展,這對我來說有很大的猶豫和困惑,雖然在北美洲MIM槍枝零件和武器都是有可觀的市場,但是我仍希望讀者們能夠看到人性的美好一面。
對了,講到美好的事物別忘了,人類有一半是美麗的女性,哈!連帶地,Dr.Q在化妝品世界發現既新潮又能持久的MIM訂單哩!(似乎有必要寫一期專欄來向讀者報告有關化妝品的MIM零件趨勢),那些名貴品牌的箱、包的金屬扣件、裝飾以及標牌似乎已經領先一步了。告訴各位MIM同業們一個好消息,全球化妝品正逐漸走向去塑膠化,綠色製品的材料包含金屬和玻璃,開始流行在化妝品的外包裝上。那麼金屬為主的MIM轉軸製品在化妝品行業又會有甚麼優異的表現,Dr.Q正期待也正在努力中。