
October 15, 2025
從地面到空中:重力鑄造在機械手臂與無人機領域的輕量化革命
從工廠地面到天空空拍,輕量化革命正在加速。機械手臂零件與無人機零件同時要求「輕量化」與「高剛性/高穩定」。明明鋁業以重力鑄造(鋁重鑄)結合拓樸最佳化與高性能合金,打造兼具重量效率與尺寸穩定的輕量化結構件。
為何輕量化與高剛性如此重要?
對於機械手臂零件而言,每一個關節的重量都直接影響其負載能力和反應速度。更輕的材料意味著手臂在運動時能承受更大的有效載荷,減少慣性,提升操作的精準度與效率。同時,高剛性則確保了手臂在高速運動或承受載荷時不會產生形變,維持定位精度。
而對於無人機零件來說,機身結構的輕量化是延長續航里程、提升飛行穩定性和增加酬載能力的根本。每一克的減輕都意義重大。然而,輕量化的前提是不能犧牲強度與安全性,這就要求材料必須具備卓越的強度重量比 (Strength-to-Weight Ratio) 和足夠的結構剛性,以應對飛行中的震動和金屬疲勞應力。
重力鑄造:輕量化結構件的理想選擇
在眾多製造工藝中,鋁合金重力鑄造因其獨特的優勢,成為滿足這些高科技產業需求的理想方案。相較於其他鑄造方式,重力鑄造能生產出:
- 緻密且均勻的內部結構:由於金屬液在重力作用下緩慢充填模腔並凝固,鑄件內部氣孔和夾雜物較少,使得材質更為緻密,有利於提升其機械性能,特別是在經過 T6 熱處理後,更能將 A356、A357 等高性能合金的潛力發揮到極致。
- 優異的機械性能:成形後的鑄件強度、硬度、耐疲勞性表現卓越,能有效抵抗複雜應力。
- 複雜形狀的成型能力:能夠鑄造出複雜且帶有內部通道(例如散熱結構或線路佈局)的零件,減少後期加工。
隨著自動化與航太技術的飛速發展,對輕量化與高剛性材料的需求將會持續增長。明明鋁業提供從 DFM 協作、有限元素與充填/凝固模擬,到熱處理、精密加工與表面處理的一站式解決方案,確保每一件重力鑄造鋁合金零件在成本、性能與交期間取得最佳結果。
#加入重鑄常用之材質與機械性質表
| 各種(鋁合金)鑄造法簡介 | |||
|---|---|---|---|
| 鑄造法 | 說明 | 尺寸精度 | |
| 1 | 砂模鑄造法 水玻璃(CO2)鑄造法 呋喃模鑄造法 消失模鑄造法 |
以砂材當作模具材料 | 低 |
| 2 | 脫蠟鑄造 離心鑄造法 連續鑄造法 |
以特材料當作模具材料 | 高 |
| 3 | 高壓鑄造法 低壓鑄造法 半固態鑄造 鍛造鑄造法 重力鑄造法 |
以金屬當作模具材料 | 中 |
| 各種鑄造法之優 / 缺點比較 | |||
|---|---|---|---|
| 鑄造法 | 優點 | 缺點 | |
| 1 | 砂模 | 模具便宜 | 尺寸精度較差 |
| 2 | 壓鑄 | * 成品率75~80% * 生產週期短 * 可生產薄鑄件 * 加工量 |
* 無法用砂心 * 鑄件尺寸受機台限制 * 易產生氣孔 * 不利少量生 |
| 3 | 重力鑄造 | * 成品率50~60% * 可以砂心來做複雜件 |
* 生產速度較慢 |
| 4 | 低壓鑄造 | * 成品率高約90~98% * 尺寸度 |
* ㄧ定要方向性凝固 * 設備成本高 |
| 5 | 脫蠟鑄造 | * 表面光滑 * 可選擇金屬 * 尺寸精確 |
* 製程繁覆 * 機械性質較差 |
| 6 | 消失模鑄造 | * 模型不用拔模角 * 不用砂心 * 造模簡單 |
* 模型只能鑄一個 * 澆鑄時產生CO2 * 造模後無法檢查模穴 |
| 各種鑄造法之優 / 缺點比較 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 類型 | 最小重量 | 最小厚度 (mm) | 公差 (±英吋) | 人工成本 | 設備成本 |
| 砂模 | 30g | 3 | 0.2 | 中 | 低 |
| 壓鑄 | 100g | 0.5 | 0.002 | 極低 | 極高 |
| 重鑄 | 100g | 2.5 | 0.015 | 低 | 中 |
| 低壓 | 100g | 2.5 | 0.015 | 低 | 高 |
| 脫臘 | 30g | 0.5 | 0.003 | 高 | 中 |

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