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創新技術 | 3D列印建築技術的評估，就要實現了嗎？

文章發布日期：2021-01-21 3D列印建築究竟距離你我有多近？ 帶著疑問，我們來看一串數字 17天，1台3D印表機， 一座高6公尺、長36.5公尺，寬約12.1公尺的 杜拜未來基金會 (DFF) 應地而起。 3D列印建築技術很神奇嗎？ 事實上，列印房屋的整個過程，正與烘培師傅擠奶油的動作如出一轍：3D列印設備將建築專用油墨從列印噴頭中擠壓出來，再以一層層疊加建築材料，最後會以自動化的方式，列印出房屋建築。 由於以上的全程會由電腦程式操控，與傳統施工工藝相較，3D列印建築的施工速度更快、自動化程度更高，並能夠列印出任何細節特點與複雜曲面、管線，兼具造型能力強，精準度更高等特色。 3D列印的建築安全嗎？符合規範嗎？耐用嗎？ 率先因應挑戰的 UL 值得欣慰的是，對於如何安全使用3D列印技術這個大哉問，UL進行了逾五年的研究，並致力於在3D列印技術的市場化進程有其專業領域的著墨。 隨著3D列印技術的普及化，相信傳統建造過程及市場將會產生革命性的發展。3D列印建築所呈現的綠色環保、節約能源等人文價值，亦對人類及環境有所造福。 2016年 UL 制訂了UL Blue Card服務方案，使客戶可透過公開資料庫登載通過評估的材料資料，大力促進各類終端產品預選其欲採用的3D列印材料和零組件。 2017年 UL著手測試3D列印建築施工的安全性、耐用性和符合法規等因素。 2018年 UL正式發布UL 3401 標準的草擬文件《3D列印建築施工評估大綱》。 在開發UL 3401期間，UL除與建築有關當局進行合作，以獲取其對評估計畫範圍的意見；同時，為了化解建築管理局的擔憂，該計畫亦曾在國際法規委員會 (International Code Council, ICC) 的主要裁判權委員會所舉辦的兩次會議上，進行了相關的討論。 符合法規與驗收上的挑戰 建築師需要證明3D列印結構符合適用的建築或住宅規範，以獲得轄區建築規範管轄機構的同意，來進行實際的3D 列印建築施工。 只不過，符合法規這件事，無論對建築師或建築規範管轄機構，都是一項艱鉅的挑戰。畢竟，攤開現有的建築或住宅規範，尚未看到任何對3D列印結構的相關規定與要求。 甚至混凝土結構的法規要求，亦不得直接適用於以水泥為基底的3D列印建築施工中。因為以砂漿水泥為基礎的製造方法，即是如前述的以層層疊疊方式列印而形成構件，在該規範中並未具體描述與涵蓋。 鑒於3D列印建築目前還沒有明文的法規要求，因此建築規範管轄機構必須根據規範中的替代材料和方法，單獨考量每個專案的狀況，再一一對其進行評估和認可。 相關機構或能採用這個途徑來對3D列印的建築結構執行審核流程，然而前提是，這些3D 列印結構皆必須符合相應規範，並達到規定的品質、強度、有效性、耐火性、耐用性和安全級別。 根據標準 ── 如UL 3401標準 ── 進行測試和評估以取得資料被視為公認方法，於此，建築規範管轄機構即能判斷每一個送交審理之3D列印建築物的等效法規符合性。 UL 3401評估所填補的代溝 大致上來看，UL 3401的評估範圍正涵蓋使用積層製造 (additive manufacturing) 或3D列印工藝製造的建築結構和元件，例如板材、牆壁、隔板、地板/天花板、屋頂、立柱和樑柱…等。… read more

電動車用突波保護器安全標準 UL 1449A

台灣興勤電子拔全球頭籌 獲認證 在汽車電子中，電源突波可能會對電子設備造成永久的損壞。新能源汽車在電動化、電子化、資訊娛樂和物聯網趨勢帶動下，預估未來 5 年嵌入車內的微處理器數量將增加一倍，對於脆弱電子設備加以適當保護就更顯必要。UL 1449A 是全球第一本專門針對電動汽車突波保護器的標準。 為了保護汽車電子設備免受損壞，在設計上就須嚴格看待交流發電機內主要的電氣突波來源，包括開關負載、瞬態電壓衝擊、靜電放電和其他產生極高電壓的情況，並在電路設計中放入相對應的突波保護元件，如壓敏電阻、TVS 或是氣體放電管。 電動車電路保護元件關鍵標準 UL 1449A UL 1449A 標準主要規範電動車車用環境中的單體突波保護元件，可針對包括壓敏電阻、TVS 或氣體放電管等突波保護元件，進行可靠度的測試評估，確保其性能、品質與安全。其測試條件等同於目前汽車產業裡對於被動性元件的可靠度評測 AEC-Q200 標準，再加 UL 1449 標準中對於突波的評估。其規範的電壓範圍，產品額定電壓可達到 1000VAC 和 1500 VDC；評估的車用應用環境的溫度條件為 125°C，防火等級要求至少是 V-1 等級。 UL 1449A 標準詳細的測試項目列表如下： 測試組別 測試項目 條文 附注 樣品數 0 外觀檢查 Detailed Examination 8.2 3 per individual group (G1~G12) 36 壓敏電壓量測 Varistor Voltage (Vn) Measurement 8.3 絕緣耐壓測試 Dielectric… read more

Div 2/Zone 2 防爆級工業電腦認證系列之四 ── 火花來源：使用者操作介面電路能量要求

本文作者：UL 工程部 Ada Shen 文章發布日期：2021-01-07 防爆領域中，「工業電腦」 被視為 Division 2/Zone 2 產品類別中的代表。此專題的第四單元持續鎖定火花來源，我們談到當使用者操作工業電腦時，經常需要透過人機介面的控制，此動作會觸發內部電路能量變化，而引起火花風險。在 Division 2/Zone2 的評估中，將會對這一類電路進行分析，評估其產生的火花能量。透過本文，我們將為大家簡單介紹此類電路的評估。由於操作人機介面電路的能量設計是防爆認證中的一個技術門檻，若能熟悉這一部分的要求，並在產品設計初期導入，將能大幅提升認證效率。 Division 2/Zone 2 設備操作人機介面常見的火花來源 工業電腦的常見人機操作介面一般包含了鍵盤、各類按鍵、觸控式螢幕，以及各類讀卡介面…等等。 當操作這些介面控制項目，通常目的是為了觸發內部電路 make/break 元件，因此往往會伴隨火花產生的風險。為驗證此類火花的能量是否會引燃周遭環境的危險物質，我們即需要對電路能量進行評估。 Division 2 和 Zone2 評估的區別 使用環境區分 採用標準 評估內容 Division 2 UL 121201 CSA C22.2 No.213 Non-incendive circuit Non-incendive field wiring Zone 2 UL/CSA/IEC/EN 60079-11 Intrinsic safety “ic" Division 2/Zone 2 操作人機介面電路能量判定方法 在此必須一提的是，不論是在 Division… read more

防爆產品扣件要求之二 ── 用於”d”耐壓防爆外殼的要求 (IEC 60079-1)

本文作者//UL 工程部 Lily Tsai 承《防爆產品扣件要求之一 ── 通則 (IEC 60079-0)》一文，我們提及了當外殼有需要組裝、開啟、調整的位置時，會使用到「扣件」，而這些扣件在防爆環境中，常常也是為了要滿足特定防爆的防護方式而被使用 —— 因此我們將其定義為「特殊扣件」。在 IEC 60079-0 標準中，規範了特殊扣件的結構一般性要求，包含螺紋/螺絲/螺帽的類型、固定鎖附深度、孔位公差…等等。在這之中，防護方式 ”d” 耐壓防爆外殼正是一種最常看到這些特殊扣件被應用的產品設計。本文將以 IEC 60079-1 標準為本，更進一步說明耐壓防爆外殼產品中，若要使用到扣件必須注意的進一步要求與規範。 扣件的材質要求 事實上，在 IEC 60079-0  標準中僅要求扣件的材料與外殼材料相容性，且也要有考慮不同金屬搭配時的電位差所造成的電化學腐蝕、以及非金屬外殼螺孔選用適合的型態⋯等考量即可。 然而當我們涉及了 IEC 60079-1 的標準時，則會發現其中規定了在 ”d” 耐壓防爆外殼，將明確規範：不得使用塑膠與輕金屬的材質。 扣件頭部的規定 以下可看到在不同 Group 的使用，會有不同的要求： Group II 的使用：符合 IEC 60079-0通則中的特殊扣件要求。 Group I 的使用：除了要符合 IEC 60079-0 通則中的特殊扣件要求外，還有必須為了防止扣件的螺絲/螺帽頭部受到撞擊所衍生的危險，所以將要求扣件頭部必須進行「遮蓋」設計，或要有設置藏在反鑽的孔洞設計，或其他設備本來就應有的構造予以保護之。 扣件的應力與固定要求 螺釘與螺帽有其匹配的降伏應力 (yield stress)，而該降伏應力應符合製造商的宣告，然後在執行申請防爆認證的型式試驗時，使用此應力在該等級的扣件上，然後依下列二擇一的方式，讓使用者得以知道此匹配的等級或應力： 在產品上標示 “CAUTION – USE FASTENERS WITH YIELD… read more

標準更新 | UL 982 標準新增測試方法

攪拌(果汁)機刀片通常由不銹鋼製成，刀片的強度直接影響到產品的使用安全，強度不足會造成在使用過程中刀片結構的損壞，對用戶的安全使用構成潛在的威脅。UL 為此進行了研究，提出另一種可替代且更為便捷的測試方法，並獲標準委員會評審通過，UL982 標準也有了進一步的更新。 UL 982 之前於 2016 年 11 月 30 日更新，針對攪拌(果汁)機類產品的刀片結構評估，增加了刀片耐久性測試。然而，該方法測試週期長，且須需大量人工進行測試，同時測試耗材消耗量大，不便於廠商或測試實驗室對該測試以自動化方式進行測試。為此，UL 對評估刀片結構的測試方法進行了研究，提出另一種可替代且更為便捷的測試方法，並獲得標準委員會的評審通過，進而於 UL982 標準中加入可選擇的測試方式。 因此，UL 982 標準於 2020 年 10 月 23 日更新並於當日立即生效，更新的標準增加了新的攪拌(果汁)機刀片耐久測試方法，標準更新部分的原文內容請參見底下<補充資料>。 耐久性測試方法 攪拌(果汁)機刀片元件的耐久性測試可選用標準所列的兩種測試方法的其中一種方式進行試驗。具體的測試方法說明如下: 方法一：500次碎冰耐久測試 樣品數量：每個刀片組與容器的組合均需測試，每種組合各測試3個樣品 測試結果判斷方式：試驗後刀片不得有斷裂、分離、破裂、鬆動或出現任何退化跡象（試驗結果以目測觀察，不以儀器放大進行微觀檢視） 碎冰測試次數：每個樣品經受500次循環測試，每個碎冰循環包含5次脈衝碎冰，每個循環包含0.4±0.1秒工作和3秒停頓 ) 碎冰測試負載：以冰與水混合物進行試驗，其中冰與水採2：1的杯量配比，測試的冰量以加到容器額定量的1/3為基準 ) 冰的尺寸要求：每個循環測試前，確認冰塊的長邊不小於1英寸，短邊不小於0.5英寸；每次測試循環完成後，冰與水混合物應包含一些尺寸大於0.25英寸的較大碎冰（如不符合，則需調整測試前冰與水混合物的量以達到要求） ) 溫度要求：冰塊在測試前維持在零下10度或以下至少8個小時，水溫約20度   方法二：鹽霧劣化處理+ 5 次攪乾鷹嘴豆循環 樣品數量：每個刀片組與容器的組合均需測試，每種組合各測試3個樣品 測試結果判斷：試驗後刀片不得有斷裂、分離、破裂、鬆動或出現任何退化跡象（試驗結果以目測觀察，不以儀器放大進行微觀檢視） 測試條件和次數：每個樣品首先置於鹽霧劣化環境下24小時後，再經5次攪拌乾鷹嘴豆測試循環方式試驗 ) 攪拌乾鷹嘴豆測試負載：以乾鷹嘴豆裝載到額定容量的1/3 ) 攪拌測試時間：每個測試循環機器攪拌乾鷹嘴豆30秒 更多資訊 若想瞭解更多標準更新後的影響，敬請隨時與我們聯繫： Chloe Hsiao | Email: Chloe.Hsiao@ul.com | Tel… read more

防爆產品扣件要求之一 ── 通則 (IEC 60079-0)

本文作者//UL 工程部 Tony Tao 在產品的外殼上，當有需要組裝、開啟、調整的位置，我們經常可以看見扣件的使用。然而當我們將這些扣件用在危險環境的時候，是否所有類型的螺絲/螺帽皆能被採用？再者，基於安全性，究竟這些用於危險場所防爆產品的螺絲/帽能否有標準可遵循？抑或標準中對於材質、固定鎖附深度、孔位公差…等等方面有額外要求呢？我們就以防爆產品的通則標準 ── IEC 60079-0 標準為本，逐一說明所有防爆產品若要用到扣件須注意的要求。 扣件的類型與材質搭配要求 在一般環境中，我們常會使用手轉螺絲做為方便開閉固定件的方式之一。不過到了防爆環境，當我們是為了達到防爆的特定防護所需而採用扣件時，或為了防止人員觸及未絕緣的帶電體而採用扣件的情況下，則僅能允許使用螺絲起子、扳手或者鑰匙這樣的專用工具才能鬆脫或拆開，以進一步防止防爆產品在使用中因不慎被開啟，所造成的人身傷害或發生爆炸意外。 不僅如此，由於危險環境的特質，防爆產品尤需慎重考慮扣件選用的材質。若扣件的材料與外殼材料相容 (製造商需要考慮不同金屬搭配時的電位差造成電化學腐蝕)，該外殼材料所用之扣件才可以是鋁、鎂、鈦等輕金屬或是非金屬材料所製成。 此外，對於非金屬外殼而言，如果有任何需要在使用中因調整、檢驗及其他操作上的理由而必須開啟的開蓋，固定此蓋的扣件所搭配的螺孔則應該選用適合於此非金屬外殼材料的型態。 特殊扣件 在防爆產品所用的 IEC 60079-0 標準，已將為滿足特定防爆的防護方式而用的扣件定義為「特殊扣件」。舉例來說，如使用螺絲鎖緊防爆外殼的接合面，以達到耐壓防爆外殼 “d" 防護方式火焰路徑的要求。 特殊扣件在螺紋類型、螺紋容許公差等級以及螺絲/螺帽頭部形狀的規格上在標準則有訂出額外要求,包括： 特殊扣件的螺紋應符合 ISO 262 的要求； 螺紋公差等級應符合 ISO 965-1 和 ISO 965-3 的要求； 螺絲/螺帽頭部形狀種類在防爆電機產品上也有限定。種類依各螺絲/螺帽廠家皆有不同中文表示法，請以 ISO 標準為主要選擇依據： 之所以必須依照前述標準規定選用限定的螺絲與螺帽種類，目的正是在確保防爆產品若須進行維修時，得以於無論何地何處皆能買到相同的扣件。 若製造商未能選用上述 ISO 標準的螺絲/螺帽，則須在防爆證書上增加標誌符號 “X"，並在具體的使用限制條件中 (specific condition of use) 詳細規定扣件的資訊，來確保維修更換時仍能夠使用與原廠採用的相同扣件。 特殊扣件與其對應螺孔的配合需求 以下所示的《圖 1》與《圖 2》為特殊扣件與螺孔連接的兩種情況示例。在此說明扣件與螺孔間配合的幾個要求： 《圖 1》特殊扣件與搭配螺孔 當特殊扣件是《圖 1》的一般螺栓 (非縮小柄螺栓)… read more

UL 創立建築自動化控制系統認證產品類別 ── CLSB

本文作者//UL 工程部 Jason W Halverson 有鑑於能源成本與日俱增，透過自動化達到節能效果，乃至於降低能源使用的終極目標，變得更加重要。雖然現今許多個別產品已能幫助降低能源耗用，然而建築自動化控制系統 (Building Automation Control System, BACS) 卻能同時讓家用、商用與工業用的節能需求受益。為了協助認證這些系統，UL 利用 ANSI/UL 60730-1 的適用要求，創立了建築自動化控制系統的產品認證類別 ── CLSB。此標準的系統安裝方法是以 ANSI/NFPA 70 美國國家電氣法規 (NEC) 為準則。 這個UL全新設立的產品類別，主要側重於廣泛涵蓋用在照明、空調製冷 (HVAC) 與節能型家電控制的BACS系統，其可透過自動化集中建築的管理系統，以分析及監控建築設備的各項功能。BACS的核心功能是讓建築物的氣候條件保持在特定範圍內、並依據用戶狀況 (可自行排定時程或視移動狀態啟動) 提供照明、監控設備效能與故障或週邊設備，同時提供非安全相關的警報，以告知系統狀態。 落在此一新產品類別的產品項目包括主要用來控制照明、製熱、通風、空調製冷的控制器/系統，以提升建築物環境舒適度與節能效果。本產品類別並不包含建築防火系統、保全系統、電梯控制系統或窗簾和窗戶操作器等。 UL如何評估建築自動化控制器與系統？ 所有BACS都會經過評估與測試，以解決產品設計中所存在的潛在火災與觸電風險。若產品設計採用功能性安全 (functional safety) 來降低正常與異常操作下的運作狀況風險，應考慮依據UL 60730-1進行可靠的硬體 與軟體評估，包括EMC抗擾性測試、設計的失效模式和影響分析 (FMEA) 以及軟體可靠性評估 ── 這些被定調為UL 60730標準的必要條件。 UL如何提供協助？ 以往，BACS是根據能源管理設備 (UL 916)、設備控制器 (UL 244A) 和資訊技術設備 (UL 60950) 標準取得認證。而在UL新的CLSB產品類別下的BACS評估由於 是根據ANSI/UL 60730-1標準，則可因為UL 60730是參考IEC 60730-1要求所發展，而多了一項可結合國際認證產品評估的額外優勢。以下：… read more

Div.2/Zone 2 防爆級工業電腦認證 ── 外殼防護等級

本文作者//UL 工程部 Oswald Chang 工業電腦一直以被視為防爆領域 Division 2 / Zone 2 產品類別中頗具代表性的產品。繼其防爆認證申請主題後，我們將持續探索在防爆功能中相關重要的外殼防護等級。我們將針對獨立式 (Standalone) 與崁入式 (Panel mount) 兩種安裝架構的外殼防護與測試做基本介紹，以幫助業者了解如何根據產品安裝方式進行外殼強度的強化設計。 Division 2 / Zone 2 外殼防護方式基本概念 為什麼需要一定等級防護的外殼？ 除了產品用在爆炸性塵體環境會有一定等級外殼防護要求，當設備類 (Equipment) 產品用於爆炸性氣體環境時，其中外殼強度要求會分成幾個面向來進行： 緩衝外部機械撞擊 將汙染源堵絕於電氣裝置外 提供降低或免除導體間距要求的機會 獨立式 (Standalone) 與崁入式 (Panel mount) 有什麼差別？ 根據設備安裝方式主要可分為以下幾類： 崁入式 (Panel mount) ── 無法獨立使用，需崁入箱體固定安裝，除螢幕/觸控外露於最終外殼外，設備其餘部分與接線終端皆於最終外殼內。也因如此，崁入式的工業電腦安裝完成後前框部分將視為最終外殼的一部分。此安裝常見於控制盤櫃上供使用者操作的介面。 獨立式 (Standalone) ── 1) 裝置為可攜式，聯外接線使用皆外露於最終外殼外 2) 牆面式 (Wall mount)：最終外殼裝設於牆面, 設備面板方位固定 3) 支架式 (VESA mount)：最終外殼裝設於支架上，… read more

Div.2/Zone 2 防爆級工業電腦認證 ── 申請入門

本文作者//UL 工程部 Dena Lin 在防爆領域所定義的 Division 2 / Zone 2 產品中，工業電腦是相較之下比較複雜並具代表性的產品。我們將以工業電腦的 Division 2 / Zone 2防爆認證申請須知為開端，以規劃相關系列性說明，如外殼防護等級、火花來源…等，以深入淺出的方式帶領業者作好萬全準備，以順利通過認證，昂首邁入危險場所的防爆殿堂。 Division 2 / Zone 2 防護方式基本概念 Division 2 / Zone 2 等級的防爆工業電腦欲使用在爆炸性氣體環境時，一般會採用 UL 121201、CSA C22.2 No.213、UL/IEC/EN 60079-7、UL/IEC/EN 60079-11 或者 UL/IEC/EN 60079-15 等標準所規定的防護技術。 這些防護技術包含： 增安型 (Increased Safety “ec”) / 無火花型 (non-sparking)，適用於設備內外連接裝置。 密封型 (Sealed Device “nC”)，適用於make/break contact完全被密封的元件，例如繼電器。 本質安全 (Increased Safety “ic”)… read more

防爆外殼爆炸測試面面觀系列 | (三) UL 674 爆炸測試

本文作者//UL 工程部 Sara Chu 為回應產業客戶的需求，我們接連分享因不同標準而異的「爆炸測試」要求，分別為在危險場所防爆領域中一樣關鍵的 UL 1203 與  IEC 60079-1 標準系統，主要鎖定展開爆炸測試的首重步驟：樣品準備與測試流程等相關說明。本期我們則走進 UL 674 標準針對 Class I 防爆馬達的世界！ 爆炸測試基本概念 首先要釐清的是 UL 674 標準中的爆炸測試可包含兩個部分： 一為馬達框架 (Frame) 本體； 另一個為是配線盒部分。 通常這兩部分皆會使用灌膠 (cement or sealing compound) 封住，以形成兩個隔離的空間。這也是為何進行 UL 674 標準的爆炸測試，會需要同時考慮這兩個空間。 其中配線盒部分，可完全遵循過去曾說明的 UL 1203 測試方法與樣品準備。所以本文重點就專注於馬達框架 (Frame) 本體的測試介紹。 最新版 UL 674 標準的爆炸測試整合了 IEC 60079-1 與 UL 1203 的測試方式，測試與 IEC 60079-1 一樣分為兩個部分：1) 爆炸壓力測試… read more