汽車引擎內的進氣歧管(intake manifold)主要是空氣與燃料混合後的氣體輸送到每個汽缸內的重要零件，混合氣燃燒爆炸產生推力；之後產生的廢氣則靠排氣歧管(exhaust manifold)收集後排出，圖1是常見的四通道歧管。
汽車業一開始，用的進氣與排氣歧管都由金屬鑄造加工而成，鑄造加工技術可追溯到約6000年前左右的美索不達米亞地區，當時人們開始使用簡單的石製模具，將金屬融化後倒入模具中，待冷卻後鑄造成各種器具與裝飾品。
隨著塑膠工業蓬勃發展，當耐高溫的尼龍加玻纖材料(PA66+GF)問世，不少金屬製品都被塑膠取代。1972年，保時捷車廠率先將6汽缸水平對臥引擎的進氣歧管，由傳統金屬改為塑膠製品時，引來各大車廠關注並紛紛仿效，一時蔚為風潮。
保時捷這項優化行動所以能達到典範轉移的效果，主要是因為塑膠製的歧管相較金屬製品，有輕量化、可以高效生產、通道內部更光滑、氣體混合後運送更順暢等優點。
尤其，尼龍材料的剛性高、尺寸穩定、不受引擎室溫度影響而變形；不用擔心化學溶劑腐蝕問題；更重要的是塑膠的阻熱性佳，進氣歧管在較低溫度下操作，可送出較多混和的油氣量有助提高引擎燃燒效率，故在當時塑膠製歧管一下子便成為趨勢主流，再也回不去。
不過，塑膠製歧管雖好，製程卻有許多侷限，主要缺點在模具技術上。塑膠射出成型的成敗與品質好壞，很吃模具技術。這就是為什麼一開始塑膠製歧管無法做出複雜形狀，甚或較大幅度彎角的原因。
為滿足對複雜形狀產品射出成型的需要，業界陸續科研並推出二次工法。這其中，利用黏著劑將多項個別產出的不同零組件黏合起來最常見；不少使用超音波熔接法，藉熔接組合零組件，不過共同問題是當越多零件意謂模具管理與累計公差的問題會相對增加。
再者，零組件熔接組合處常是產品脆弱處，壽命遠不及一體成型產製的成品來得優，特別是當引擎室與時俱進力求更精細節省空間時，如何在越來越小的地方充分利用有限空間設計歧管並安全高效產出，成為新的挑戰課題。
1999年歧管製作技術，在業界再次大步向前。BMW、Porsche與寶獅雪鐵龍集團 (Peugeot Citroën, PSA)車廠，紛紛推出以金屬溶芯射出成型技術(Fusible core technique)製作歧管1，這項技術主要有三步驟：先將低熔點金屬錫合金(Tin-bismuth alloy) 在指定模具中壓鑄成預備生產的產品型芯(Core)。接著將型芯放入射出模具中注入塑膠以形成皮層(Skin layer)，使塑膠與型芯結成一體。最後將結成一體的零件浸入加熱浴以熔化型芯，留下終端塑膠產品。
在這個製程中，熔池溫度必須高於型芯合金熔點，過程不能損壞射出的塑膠零件。在加熱浴中，金屬型芯熔化時間依形狀而異，約續數十分鐘；之後留下來的塑膠岐管尚需要清洗，不過聚集在熔池底部的液態芯金屬則可重複使用。金屬型芯強度與韌性可擋住射出過程的壓力，製成高品質進氣歧管。
不過隨著時間演進，目前這類金屬溶芯射出成型技術只在國外汽車業的塑膠零件製造上流傳。受制於鉅額投資成本與可用的塑膠種類牽制，使得這項技術至今無法真正擴大並普及，雖然目前仍有許多學者仍致力研究型芯消失技術，不過普遍來說這類技術幾乎都較昂貴並耗能。
2021年筆者帶領的團隊發表用鹽芯(Salt core)進行溶芯射出成型的技術(Soluble core technology)。我們以ABS塑膠材料製作一體成型的三通管(內徑7.5mm) 2，製程用糖將鹽攪拌後加壓，再進烤箱讓糖融化成黏著劑使與鹽結合成特定形狀、且具足夠強度的鹽芯。射出完成的產品只要泡水即可將鹽溶出，相比金屬溶芯射出成型技術，我們的技術品質可以維持，並可節約不少能源；不受塑膠材料種類限制。
然而，用鹽芯(Salt core)進行溶芯射出成型的技術旋即有待解決的問題。因為該產品輪廓屬規則形狀，鹽芯強度易被控制；相對其他較不規則形狀的產品，鹽芯強度在製作過程顯得不可控。當產品截面形狀非均一有變化的情況下，控管產品的成果顯得並不容易，更遑論品質，例如: 歧管，如圖2所示。
鹽與糖結合帶給我們初步成功，但也因為這些顆粒狀的小東西不可控，讓我們必須進一步面對新的科研問題，畢竟能夠商品化的產品鮮少像那件三通管，只有規則截面且形狀一致。如果固態粉體不易控制，冰體製作的芯優可控度會如何? 應該優於粉體，例如: 鹽芯。於是，團隊概念延伸想到使用冰芯射出成型 3 (Ice core for injection molding)的構想。
冰由水來，水是地球上可得性高的資源，大家都知道水凝固的狀態便稱為冰，相對於水或其他材料，冰是相對堅固且具許多獨特性的材料。例如:當水凝結成冰體積膨脹約9%。即便冰的強度可能因溫度、純度、晶體結構和雜質的存在而有不同，但以冰產生的抗壓壓力約每平方英尺150噸則相去不遠；冰也可承受相當大的壓縮力，使得冰山、冰川和冰層能夠支撐巨大重量不致崩陷。
冰的剛性佳但膨脹時會影響體積尺寸的穩定性。相對於冰，塑膠恰好是熱的不良導體，正式將鹽芯製作技術概念延伸到冰芯技術的發展時，我們選擇含少許鹽與水混合物灌入到塑膠製作的型芯殼(Core-shell)，靜置冰箱冷凍室結成冰芯，然後將冰芯控制在設定的變形公差範圍內，接著快速將其移到模具內進行射出皮層材料包覆，完成包覆後將冰芯上的定位機構切除，靜置室溫下，待冰化為水產品即可融出。
概念只有方向，具體的參數還是要下足苦功。用冰芯替代鹽芯進行溶芯射出成型的技術發展過程，團隊使用田口法找出結冰溫度﹑含鹽量對冰芯強度的影響分析、用Moldflow進行模具設計、ANSYS估算冰芯溫度與射出的關聯時間，統合以上取得最佳條件所需的參數，結果符合現階段目標。
根據完成後進行的產品尺寸量測，整體產品皮層與芯殼厚度比的均勻度高達99%，偏差量低於0.1mm。同時，團隊開發出的技術驗證冰芯強度可以有效抵擋塑膠壓力對冰芯壓迫與位移的影響。這套冰芯技術比起我們先前的鹽芯以及其他現有科研的融芯技術，過程更節能有效且幾不耗能。
1.J.F. Stevenson, Innovation in Polymer Processing: Molding, Hanser Publications Inc, 1996, ISBN:9781569901977.
2.Chung-Chih Lin, Chao-Long Yang. A Water-Soluble Core for Manufacturing Hollow Injection-Molded Products. Polymers 2022, 14(11), 2185; DOI: 10.3390 /polym14112185
3.Chung-Chih Lin, Hong-Xuan Lin. Injection molding for hollow products with a varying cross-sectional contour by using ice core technology. Materials Today Communications 2024, 38, 108258; DOI: 10. 1016 /j. mtcomm. 2024.108258
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