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
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
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
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

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
壓鑄 100g 0.5 0.002 極低 極高
重鑄 100g 2.5 0.015
低壓 100g 2.5 0.015
脫臘 30g 0.5 0.003

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