鑄造產業轉型升級與發展

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鑄造產業轉型升級與發展
鑄造產業為國家重要基礎工業，涵蓋工具機、汽機車、民生、航太及生物醫
學等範圍。國內鑄造廠約有 800 餘家，從業勞工約有 18,000 人，年產量約 140
萬噸，年產值達 900 多億新台幣，名列世界第 12 位，如以單位面積及人口數換
算，則分別為第 1 位及第 3 位。國內鑄造廠以中小型企業為主，僱用員工人數
以 50~100 人居多，多數聚集在中部地區，成為機械業的主要支援產業。
一、鑄造業簡介
鑄造產業係指將金屬熔解處理後，澆注至特定之砂模(或模具)中成形之製程。
鑄造可分為砂模鑄造 (Sand casting)、脫蠟鑄造(Lost-wax casting)、金屬模鑄
造(如 Die casting)及其他(如離心鑄造、真空鑄造)等(如圖 1 所示)。國內目前仍
然以砂模鑄造生產為最多家數。砂模鑄造主要是以砂為鑄模材料，成本較低，砂
可回收再使用，而砂模屬一次性使用，產品製程可適用於工具機、汽車零件/模
具、鑄鐵管、軋輥、機械構件、機械/五金零件、閥體、汽機車零件及輕構件、
結構用閥、襯套與軸承、船用螺旋槳及水龍頭等生產與製造上。
資料來源：金屬中心整理
圖 1、鑄造產業分類
二、鑄造產業發展現況與市場規模
鑄
造
產
業
分
類
金屬模鑄造
(如 Die
casting)
脫蠟鑄造
(Lost-wax
casting)
其他
• 以砂為鑄模材料，成本較低，砂
可回收再用；砂模屬一次性使用
• 以金屬為模材，成本較高，屬永
久性模具
• 運用蠟型來製成殼模，脫蠟後澆
注成鑄件，產品尺寸精度最高
砂模鑄造
(Sand
casting)
• 如離心鑄造、真空鑄造等

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鑄造是一項重要的加工方法，尤其對金屬零組件而言，很多金屬製品是以鑄
造為製造的第一道加工步驟。鑄造的方法早在西元 4 千多年前就開始被用來製造
各種器皿、裝飾品、工具和武器等。目前的鑄造技術已能適用於各種材料、大小
及複雜外形的零件，可得到良好的表面粗糙度及尺寸公差，甚至可改進材料性質，
達到高的產能。
鑄造產業具在地產業特色，目前正面臨「高齡化」（平均年齡 55 歲）(台灣
區鑄造產業調查資料，鑄造學會，2000 年)，且國內鑄造產業以中小企業為主，
在研發資金、研發能力及研究動能上明顯不足，亟需協助轉型升級。現在國內極
大部分工作環境屬於 3K 工作環境，不易招募技術人力及留住人才。
三、鑄造製程與技術簡介
(一)鑄造方法與步驟：
1.模型製作 (Pattern)和鑄模製作(Casting mold):依工件形狀、尺寸和
表面狀態之要求及鑄件材料的特性等，製作出模型。
2.方案設計:利用模型進行流路系統設計與製作。鑄模的內部為中空之
模穴或可消失模型，用來容納熔融金屬。
3.熔解(Melting)和澆注(Pouring):鑄件材料(大部份是金屬材料)在熔化
爐中加熱形成熔融金屬液，在適當的高溫下，控制好流量及流速。
以人工或機器協助的方式傾倒到澆注系統因而流入鑄模內
4.凝固(Solidification)：熔融金屬液在鑄模內，逐漸冷卻而凝固。若鑄
模為使用一次即廢棄者(如：砂模和殼模等)則將之破壞，取出鑄件。
5.清理(Fettling):取出之鑄件，需將不屬於工件本身的流路系統及冒口
等切除，並把其它之異物(如：模砂等)除去，稱此為清理操作。
6.檢測(Inspection):完成清理之鑄件，尚需經檢驗其形狀、尺寸及內部
有否缺陷等步驟，才算完成全部的鑄造程序。
(二)砂模鑄造技術簡介:
鑄造模型(Mold)的內部包含與欲生產之鑄件形狀及尺寸相近之中
空模穴或可消失模型。外部實體構造所使用的材料主要有模砂、金屬、

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陶瓷或石膏等，其中以模砂為材料所製作的鑄模稱為砂模(Sand mold)。
砂模鑄造的經濟利益往往優於其他鑄造方法，在鑄件總生產量中佔有極
高的比例，如圖 2 所示為砂模鑄造中會使用的砂模示意圖。
資料來源：金屬中心整理
圖 2、砂模鑄造中使用砂模示意圖
四、我國鑄造業轉型升級推動現況分析
(一)環境合宜化:
1.設備改善:針對鑄造廠含集塵技術與回收效能提升。例如專業生產各種
鑄砂處理設備、鑄造機械整廠設計與製造、化鐵爐除塵設備、噴洗機、
砂回收設備、集塵設備等設備改善。
2.熔煉與熱處理設備:使用電能、瓦斯等為主要燃料與能源。
3.造模設備:自動化造模設備，以節省人力、增加生產效率。
4.後處理與加工設備:自動化研磨設備的使用與省力化設備的使用等，
以節省人力、增加生產效率。
5.砂處理與回收設備:包括如砂模震鬆機 、砂定量輸送機、 砂冷卻機、
砂再生裝置、連續式混練機、集塵機等。
6.新式廠房設計: 呼吸式廠房設計、結合綠色能源設計，如太陽能板、

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風力發電等綠建築設計等。
(二)製程技術優化:
1.最佳化熔煉與製程技術升級
(1)全氧式迴轉爐最佳化熔煉技術:氧氣與瓦斯最佳化研究
(2)週波爐熔煉技術:高效率與低溫熔煉研究
(3)化鐵爐熔煉技術:富氧燃燒技術的應用研究等
(4)環保型樹脂與砂的新技術導入
(5)導入環保型呋喃樹脂的使用:低糠醇(FA)，無異味，低使用量，
符合歐盟與世界趨勢，增加人員健康與環境安全
(6)導入水性塗模劑的使用技術:不燃燒、防火增加人員與環境安全
(7)環保型人造鑄砂:高耐熱、可重複使用、不易破裂、無害人體、
99%高回收性
(8)砂再生與回收技術及效能提升:引進環保型人造鑄砂再生與回收
系統設計與製程技術
2.導入先進製程技術與應用
(1)全模法鑄造技術應用與研究:
不使用發泡聚苯乙烯發泡顆粒來進行預發泡及發泡成型，而是
直接使用保麗龍方塊，經加工組立完成，可省去消失模型鑄造
法須在開立製作一具發泡模具的工程與時間，並可減少發泡顆
粒發泡失敗的風險與克服發泡技術的變形收縮等技術問題，克
服國內外消失模技術長久以來無法成功完善應用於大型工具
機床台鑄件之技術問題
(2)消失模鑄造技術應用與研究:
消失模型鑄造法屬於特殊之鑄造法，是以發泡聚苯乙烯為模型
之鑄造方法。1970 年代末期，製造技術逐漸成熟，鑄造業界
開始對此製程真正發生興趣，自此消失模鑄造法才有長足的進
步，並廣受鑄造業的注目。目前國際上除了學術界的研究之外，

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此製程陸續於歐美、日本都有製造上投入量產。
(3)3D 列印技術應用與研究:
導入新興之 3D 列印技術，利用 3D 列印技術實踐概念。將天
馬行空的創新設計呈現在眼前。應用 3D 印表機開發新產品，
使得打樣行動更迅速、設計成本更低，接受訂單的速度更快。
與傳統技術相比，3D 列印技術最突出的優點是無需機械加工
或任何模具，就能直接從電腦圖形數據中生成任何形狀的零件，
從而大幅縮短開發週期、提高開發件生産效率，3D 列印技術
還可以製造出傳統生産技術無法製造出的外形之創新的產品
如形狀複雜之鑄件。如圖 3 所示為 3D 列印技術應用於鑄造用
之 3D 砂模列印機。
資料來源：金屬中心整理
圖 3、3D 砂模列印機