理大研發高效而優質的超精密拋光技術 適合為各種自由曲面進行拋光

香港理工大學（理大）研發了創新的多射流自由曲面的自適應拋光技術（多射流拋光技術），適合拋光各種自由曲面（即是沒有對稱軸的表面），包括各種高端產品如三維(3D)成像中的複眼透鏡、汽車的平視顯示鏡頭(HUD)、增強現實和虛擬現實(AR&VR)頭罩等的光學組件等，有助提高精密製造的拋光工序效率和精準度。這嶄新優質的拋光技術能符合精密及快速拋光的嚴格要求，把高端產品如人工關節、航空業的渦輪葉片，以及其他形狀複雜的組件拋光。理大在是項技術上的突破，能有助推進大灣區的高精密裝備製造業發展。

這尖端技術是基於現有的射流式拋光技術（射流拋光技術）而研發，是一種非接觸式的拋光技術，利用由磨料混合水而製成的漿液，配合可調較的拋光速度和時間，將產品拋光至所需的質量。理大科研團隊特別研發多射流噴嘴，配合自家開發的電腦程式系統，能將拋光工序自動化，並根據工件的形狀、弧度和光滑度，自動調較每個噴嘴射出磨料水束的水壓及噴射時間。這技術適用於拋光大部份沒有對稱軸的曲面的產品，包括一些具有複雜彎曲面和管狀設計的物件。

多射流拋光技術與單射流拋光技術同樣具備高精準度和適合拋光複雜彎曲表面的優點，在拋光過程中，不會引致工具損壞，工件的溫度亦會保持恆溫。然而，多射流拋光技術卻突破了單射流拋光技術的限制，能更迅速地去除材料，提高拋光效率，尤其用於拋光較大尺寸的工件，透鏡陣列表面和工件的內部表面。

經過驗證，多射流拋光技術較射流拋光技術效率更高。實驗顯示，如採用單射流拋光技術，拋光一塊鏡片，大約需20分鐘，拋光一塊4乘4陣列的透鏡便需要320分鐘；但是，利用多射流拋光技術拋光同樣數量鏡片，由於設備能同步拋光16塊鏡片，所以只需20分鐘便能全部完成；換言之，多射流拋光技術在這個實驗中將現有方法的工作效率提升了十六倍。

率領這創新研究的理大超精密加工技術國家重點實驗室主任張志輝教授、工程師表示：「拋光物件，特別是一些沒有對稱軸的曲面工件，工序非常昂貴，既需時﹑又勞動密集﹑容易出錯。由於現有射流拋光技術只有一支磨料水束，效率有限，所以只能處理較細小的工件。我們開發的多射流拋光技術則可應用於不同行業，如精密光學零部件和模具、航天、汽車、半導體及生物醫學工程。這創新技術不但能提高生產效率，而且成本低，又能保持成品的拋光質量。我們相信這技術能為先進製造業帶來極大的好處。」

在成本方面，購買一台射流拋光的機器約需港幣數百萬元；但理大開發的多射流拋光技術設備，設計連生產只需傳統設備三分之二的成本。此外，這嶄新技術更能設計成植入式裝置，附設在一般拋光機或機械臂上，可以進一步降低裝置的成本。

這項創新技術早前於瑞士日內瓦舉行的「第四十七屆國際發明展」中奪得一項銀獎和兩項優異獎。

本項目的科研團隊計劃進一步優化這技術，希望開發可配置於三維立體打印機(3D printers)的組件，利用此技術提升三維立體打印複雜零件的後期處理效率。

有關技術可參照短片(只具英文版本):
https://www.youtube.com/watch?v=9BM8NOUc_FE

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關於香港理工大學

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