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【圖1】所示。
資料來源：金屬中心MII-ITIS研究團隊整理(2022/06)
圖1 背景說明暨研究流程
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。
表1 成形產業在國際科研計畫布局分析
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。
表2 銲接產業在國際科研計畫布局分析
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/無碳燃料等方式，研擬綠色製造方案。鑄造產業在國際科研計畫布局分析，彙整如【表3】所示。
表3 鑄造產業在國際科研布局分析
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、結論與建議
因應國際間多數國家2050年淨零排放政策與目標，全球金屬二次加工產業積極在材料端與製程端進行布局。其中，在材料部分，國際大廠積極布局可回收、低碳、輕量化材料開發與應用技術；在製程部分，多致力於輕量化材料加工技術與高精度加工技術，並透過產品設計提升使用效率達到減碳效益。
考量國內金屬材料產業規模及其屬性，以及在輕量化減碳趨勢帶動下，汽車、工業機械、通訊等產業逐步提升如鋁等非鐵金屬用量，同時，為減少溫室氣體排放，製造業開始採用可循環回收的金屬材料設計並進行生產，品牌廠亦逐步要求提升再生料使用比例。在製程方面，借鏡日本塑性加工協會指引日本成形產業為例，其建議可聚焦輕量材料加工、高精度加工等技術提升，以因應全球終端產品市場趨勢需求與變化，加上鑄造產業逐步發展一體化壓鑄技術，產品可設計出複雜精準的形狀，降低二次加工的機會，減少廢料產生。有鑒於此，建議國內業者未來可思考使用可回收材料、提升回收材料使用比例、使用低碳材料、使用輕量化材料等方案，以及擴大導入輕質材料加工技術、高精度加工技術、產品設計提高使用效率與降低製程廢料等方案協助產業優化與低碳轉型。