汽車研發跑道上的極速挑戰—時間、溫度與手感的戰爭

如何在縮短開發週期的同時，仍能符合嚴苛的汽車級驗證標準，成為研發團隊的核心挑戰。

聯嘉光電專注於 LED 光源模組的汽車零組件開發，憑藉其在交通、路燈與車用領域的深厚根基，穩居市場領先地位。 對於負責車用光源模組開發的研發部團隊而言，正面臨一場艱難的「時間效率、材料溫度與快速組裝驗證」的挑戰。

車用模組的核心考驗在於原廠規範要求極端環境下的耐用性。產品的燈殼等關鍵零件必須通過嚴苛的耐溫實驗， 這意味著設計過程的樣品必須在 85°C 至 100°C 的高溫環境下長時間保持結構完整與功能穩定。

「過去，我們像是在打一場消耗戰。設計打樣過程如有機構件需求，必須長時間等待 CNC 加工，而手上的 3D 列印樣品又無法承受汽車業界的耐溫實驗。 我們急需要一種解決方案，能讓我們在更短的時間內，就拿到一個可以耐受高溫的零件執行設計驗證或是送樣。」—聯嘉光電，研發部

挑戰一：被 70°C 溫度限制與數萬成本困住的設計迭代

在導入 Formlabs Fuse 1+ 30W 之前，該公司的原型製作流程有諸多需等待的環節，影響了產品的上市週期：

1. 致命的「溫度限制」與低強度材料

儘管公司內部過去有 SLA（光固化）及 FDM（熔融沉積）設備，但所使用的樹脂及 PLA 線材材料在耐熱性上存在根本缺陷。 其熱變形溫度（HDT）限制在約 50–70°C 左右，根本無法滿足 85°C 到 100°C 的汽車級高溫測試要求。 此外，SLA 零件偏脆的特性，對於需要進行結構強度確認，尤其是關鍵組裝件的可行性驗證時，難以符合快速驗證的需求。

2. 昂貴且停滯不前的 CNC 委外加工

若要獲得能滿足強度和耐溫的零件，唯一的選擇就是委外進行 CNC 加工。 然而，這樣的流程不僅拖慢了產品開發時程，也削弱了團隊在快速迭代上的競爭力：

• 時間成本： 在產品開發初期的打樣階段，複雜的車用模組零件，CNC 交期通常需要 1 到 2 週。 這使得樣品過程存在等待的時間成本，且趕工需求發生，也會產生額外加班費用。
• 費用成本： 尤其是複雜形狀的零件，單件 CNC 打樣件的成本可能高達新台幣約莫 5 千至 1 萬以上不等， 如有重新製作需求，每次設整都是成為一筆負擔。

研發部主管指出：「像這種複雜的結構，CNC 打樣一個禮拜起跳是常態。 這讓產品的開發步調變得相當緩慢，我們必須尋找能大幅降低時間和成本，並且具備高溫耐受性的內部解決方案。」

解決之道：Formlabs Fuse 1+ 30W—解鎖汽車級功能性原型

在嚴謹的評估後，該公司鎖定了 Formlabs 的 Fuse 1+ 30W 選擇性雷射燒結（SLS）3D 列印機，並將 Nylon 12 粉末材料作為標準應用。 這項技術的導入，宛如為研發團隊裝上了「極速引擎」。

Fuse 1+ 30W 搭配 Nylon 12 的優勢，一舉打破了所有限制，這不僅是一項設備升級，更是研發進程的直接革新：

1. 高溫測試能力： Nylon 12 具備優異的熱性能，零件可直接用於 80°C 至 100°C 的高溫實驗，讓過去受阻的耐溫測試得以在內部快速執行。
2. 次日即可驗證的高應變性度： SLS 列印的零件擁有極佳的機械強度與韌性，足以承擔實際的組裝壓力與結構可行性測試。 原本需要等待兩週的 CNC 零件，現在僅需半天到一天即可列印完成，隔天冷卻後就能得到驗證結果，時間和成本的差異可謂是「天壤之別」。
3. 介面簡易操作與維護： 「設備整體使用非常直覺，列印過程步驟簡單。它不需要經常開機或複雜的清潔流程，這對於我們研發人員來說， 可以把時間真正花在設計本身，而不是機器維護上。」陳副理對設備的易用性給予了高度肯定。

關鍵應用（一）：將「設計概念」轉化為「有效溝通」的真空成型模具

Fuse 1+ 30W 的高強度和耐溫性，將 3D 列印的應用範圍從原型拓展到了製程輔助，特別是在處理量產專案的臨時需求時，效果卓著。

真空成型簡易模具試做—解決供應商溝通的「驚喜與風險」

在開發一款帶有複雜結構的包裝保護蓋時，傳統的流程存在需要與廠商多次溝通上的盲點。 該專案需要在極短的一到兩個月內完成開發，但以往的經驗表明，如果僅僅靠 3D 圖檔與廠商溝通， 「廠商設計出來的結果會跟原設計構想的會天差地遠，所以這個過程就是充滿了各種驚喜與風險。」

真空成型三步驟示意圖，讓設計與供應商溝通更直覺。

該公司利用 SLS 列印的 Nylon 12 模具徹底解決了這個問題：

極速驗證流程：

1. 概念轉實體： 從初期的設計概念，到畫出 3D CAD 模型，並利用 Fuse 1+ 30W 快速列印出產品蓋子（例如：一個 PVC 板材）的真空成型模具原型。
2. 高溫測試無虞： 利用 Nylon 12 的高耐溫性（比 SLA 的 50–60°C 高得多），將列印好的模具放入真空成型機。 使用可塑形的 PET 塑膠板材透過加熱抽真空，往下吸附，吸出模具的形狀。
3. 重複驗證能力： 研發部主管分享，如果使用 SLA 或 FDM，模具可能一兩次就會因為軟化變形而報廢； 而 Nylon 12 模具在他們測試時，重複做了二三十個樣品都沒有問題，也能當初期少量包裝用途樣品，大幅提升了試做效率。
4. 鎖定廠商方向： 拿到這個實體樣品後，團隊就能與外部包裝廠商直接溝通，廠商也能很快理解設計概念和重點，避免「天差地遠」的結果。

最終成效：雖然最終量產模具仍需根據設計需求進行微調，但核心概念與方向能保持與預期高度一致。 這套內部快速試做流程，將原本可能需要 2 到 3 個月才能完成的概念驗證與廠商溝通，壓縮至極短的開發週期內，為專案爭取了寶貴的時間。

關鍵應用（二）：結構驗證與「手感」的極速確認

Fuse 1+ 30W 的應用，徹底改變了該公司在產品開發早期的結構確認方式：

複雜組裝結構的局部快速驗證

在車用光源模組的組裝過程中，常常需要檢查各個零件之間的配合、干涉，以及關鍵的卡扣接合的狀態。

研發的團隊現在的做法是：針對一個複雜、昂貴的零件，他們不再列印整個零件，而是只印出局部的關鍵結構。 例如，他們只需要列印出兩個零件中互相咬合的卡扣部位和周邊配合結構。

「這種東西是在 3D 圖上很難去模擬的，因為它跟手順有關。」

透過 SLS 精準打樣列印出局部結構，設計師與生產端可以立即進行實際的組裝、拆卸測試，去感受物件的「手順」— 彈性、緊固度、操作是否順暢，這些細微但關鍵的工程細節，是純粹的電腦模擬（3D CAD）無法精確呈現的。

透過只列印「局部結構」，他們將原先需要兩週、耗資數萬元的驗證流程，轉變為一天內完成，使設計決策能夠極速前進。

關鍵應用（三）：客製化輔助治具的製作與生產效率提升

在精密的 LED 模組裝配線上，治具（Jigs and Fixtures）是確保效率和品質的關鍵。

以 Nylon 12 列印的客製化生產治具，可長期投入產線使用。

Fuse 1+ 30W 讓研發團隊能依據不同產品型號，快速設計並列印出精確、耐用的輔助治具。這些治具在生產線上的作用包括：

• 精確定位：確保複雜的 LED 零件或電路板在組裝時能被精準鎖定，消除人工誤差。
• 零件精度與品質檢測：透過專用的檢測治具，讓品管人員與製造商能快速且一致地測量產品的關鍵尺寸。

這些內部製作的治具，不僅讓生產線能對設計變更做出即時反應，大大增強了製造流程的敏捷性， 更由於 Nylon 12 的耐用性，這些治具能夠長期在生產環境中使用。

成果與展望：超越期待的合作與效率升級

Formlabs Fuse 1+ 30W 的導入，為該汽車零組件大廠帶來了從時間到功能的全面性革命， 更重要的是，這套流程已成為團隊的日常工具，持續支撐未來專案的快速推進：

最後，研發團隊主管也分享了選擇台灣天馬科技的重要原因：

「台灣天馬科技會主動、定期地安排服務需求調查，提供在地、即時且專業的問題處理，這在其他供應商中是少有的主動性。」

這種超越設備本身的服務價值，確保了研發團隊能夠持續高效運轉，並在汽車零組件這個極速變化的賽道上，穩固其創新的領先地位。

透過 Formlabs Fuse 1+ 30W 和 Nylon 12 的結合，該公司不僅解決了傳統原型製作的痛點， 更將產品驗證週期從兩週縮短到了兩天，成功地在汽車業界的嚴苛標準下快速設計步調下實現了極速開發與回饋，滿足客戶需求。