一、前言

全球逾130多個國家陸續宣示2050年前將達成溫室氣體淨零排放目標，歐盟碳邊境調整機制(CBAM)與美國清潔競爭法案(CCA)亦陸續公告正式施行時間，除優先針對碳密集的初級產品進行納管，美國亦進一步規劃將納管範圍往下游延伸，擴大至碳密集產品，未來或將包含我國金屬材料產業在內的二次加工品項。為掌握國際間金屬材料二次加工產業發展趨勢，蒐集2015至2021年美國、英國、歐盟等國家共計51筆科研計畫，並逐一歸類每筆科研計畫所屬類型，除全面性觀測近年科研計畫類型，並進一步分析全球金屬材料二次加工技術發展概況，鑑別重點關鍵技術並歸納布局建議。背景說明暨研究流程，彙整如【上圖】所示。

二、金屬加工產業積極布局低碳轉型

綜觀近年美國/英國/歐盟等國家科研計畫概況，多以探討淨零排放議題為主，計有26筆，整體占比51%；在科研計畫數量部分，以英國39筆居冠，其餘為美國8筆、歐盟4筆；在科研計畫類型部分，概可分為成形、銲接、鑄造與其他等四大領域，以成形為主、銲接居次。美國/英國/歐盟等國家科研計畫布局分析，彙整如【圖2】所示。

資料來源：美國SBIR、美國NSF、英國Innovate UK、英國UKRI、歐盟EU等資料庫(2015~2021)/中經院主要國家研發計畫題目資料庫/金屬中心MII-ITIS研究團隊整理(2022/06)
圖2   美國/英國/歐盟等國家科研計畫布局分析

 

(一)成形產業採用回收材料，並導入低能耗低碳排技術

成形產業以材料、製程等相關計畫為主，載具包含航空/航天(如起落架/引擎/翼肋)、汽車(如引擎彈簧/懸吊彈簧/底盤部件)等領域。其中，在材料部分，多探討材料(如鈦屑/鈦粉/鋼)及其適用的成形技術(如燒結鍛造)；在製程部分，則聚焦(1)技術提升(如熱成形淬火/增量冷流成形/脈衝電流塑性變形/3D輥軋成形/閉模鍛造)、(2)智慧製造(如製程鏈數位整合/數位雙生/機器學習)、(3)設備(如衝頭/模具)、(4)檢測(如渦電流檢測)等項目，並開始採用回收料及其對應的成形技術，從材料與成形設計製造可閉循環回收產品，關注成形能耗與碳排量。成形產業在國際科研計畫布局分析，彙整如【表1】所示。
 

資料來源：中經院主要國家研發計畫題目資料庫/金屬中心MII-ITIS研究團隊整理(2022/06)
 

(二)銲接產業強化銲道品質，並導入低碳生產技術

銲接產業以材料與加工性能、製程等相關計畫為主，載具包含航空/航天(如燃料罐)、核能(如核反應堆儲存槽)、電動車(如傳動系統)、國防等領域。其中，在材料與加工性能部分，多探討銲接技術(如電子束/固態攪拌/超音波攪拌等銲接)及其適用材料(如鋼/鋁/鎳基/鈦基)；在製程部分，則聚焦(1)熱處理(如局部預熱/銲後熱處理)、(2)設備(如夾持具)、(3)監診(如溫度與力道、工具磨損/壽命、銲縫壽命)、(4)低碳生產等項目，並開始關注雷射能量強度與碳排量的關聯性。銲接產業在國際科研計畫布局分析，彙整如【表2】所示。
 

資料來源：中經院主要國家研發計畫題目資料庫/金屬中心MII-ITIS研究團隊整理(2022/06)
 

(三)鑄造產業提升鑄件性能，聚焦綠色製造技術

鑄造產業以製程相關計畫為主，概可分為技術研發與脫碳生產等類型。在技術研發部分，聚焦反重力鑄造、精密鑄造等項目，目的多為降低材料缺陷、提升鑄件性能、延長使用壽命、減少環境汙染；在脫碳生產部分，則開始發展閉循環回收、提升再生料使用比例、低碳
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