產業脈動｜工具機進入電動車領域之具體做法與業界案例
摘要：近年全球工具機業積極探索新興應用，其中電動車領域無疑最受矚目，預估電動車在2030年將占全球汽車市場超過25%。汽車產業是工具機最主要的應用領域，然而由於電動車與燃油車在動力系統零組件製造上，對工具機的需求有極大差異，因此當電動車數量逐漸成長後，將對工具機需求造成顯著影響。電動車的崛起推動工具機技術應用於汽車零組件製造，提高生產效率和產品品質，因此電動車可說是不僅帶動傳統汽車產業轉型，也驅動工具機產業與技術的轉型。本文將探討電動車崛起帶給工具機產業的影響，並進一步蒐集並分析國內外主要工具機廠商的電動車對應技術與發展動態。
Abstract：In recent years, the global machine tool industry has actively explored emerging applications, among which electric vehicles has undoubtedly attracted the most attention. It is estimated that electric vehicles will account for more than 25% of the global automobile market in 2030. The automotive industry is the most important application field for machine tools. However, electric vehicles and fuel vehicles have greatly different demands for machine tools in the manufacturing of power system components. When the number of electric vehicles gradually grows, the demand for machine tools will also increase and then cause significant impact. The rise of electric vehicles has promoted the application of machine tool technology in automobile parts manufacturing, improving production efficiency and product quality. Therefore, electric vehicles not only drive the transformation of the traditional automobile industry, but also thrust the transformation of the machine tool industry and technology. This article deeply explores the impact of the rise of electric vehicles on the machine tool industry, and further collect and analyze the corresponding technologies and development trends of electric vehicles from major domestic and foreign machine tool manufacturers.
關鍵詞：工具機、電動車、業界案例
Keywords：Machine tools, Electric vehicles, Industry cases
前言
電動車崛起帶給工具機產業的影響
電動車發展驅動因素可簡化並歸類為政策拉力與車廠推力兩面向；政策拉力方面，促進電動車快速發展的主要驅動因素之一是政府法規要求。為降低車輛產生的污染排放，近幾年已有許多國家制定更嚴格的廢氣排放法規，甚至訂出禁售燃油車的時間表。這對於增加電動車銷售量，具有非常直接的幫助[1]，例如，歐盟要求在歐盟區域內所銷售的汽車，自2020年1月1日起，95%的新車，每公里二氧化碳排放量不可超過95克；自2021年開始，所有新登記車輛每公里二氧化碳排放量需低於95克。這迫使車廠需要加速推出各類電動車，才能符合法規要求。中國工信部在2020年6月發布「關於修改〈乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分並行管理辦法〉的決定」，訂出2021-2023年新能源汽車積分比率要求，以期能在2025年時，達成新能源汽車產銷占比為20%的政策目標。美國加州州長在2020年9月簽署行政命令，要求2035年起禁止銷售使用汽油引擎的新出廠客車和卡車，而臺灣則是設定於2040年推動車輛全面電動化。除了法規命令外，許多國家也透過電動車或新能源車輛購買補貼，以及加速建置充電樁，激勵民眾購買意願。例如中國在正推動的「新型基礎設施建設」政策中，就包括增設新能源汽車充電樁。車廠推力方面，美國Tesla公司電動車銷售量持續增加，以及市值超越傳統汽車大廠，對於傳統車廠積極推出新電動車，以及諸多新創企業加入電動車製造供應鏈，具有相當大的推動力量。Tesla電動車全球市占率在2020年已達到18%。2020年1~9月銷售量超過31萬台，預估全年銷售量可達50萬台。全球許多傳統汽車大廠，包括福斯(Volkswagen)、豐田(Toyota)、現代(Hyundai)等公司，都已擬定更積極的電動車發展與銷售規劃，以期在逐漸爆發的電動車市場中獲取更多利潤。例如福斯汽車規劃在2025年時，純電動車銷售量能達到300萬輛，占公司全球新車數量20%以上[2]。目前我國的電動大客車與小客車整車已具備開發與量產能力，零組件產品也可供貨給全球車廠，透過政策扶植與產業研製，我國電動車已獲得不錯的階段性成果，2023年臺灣車電產值不僅預估超過4,000億元，2025年更可能成長近6,000億元。
由於燃油汽車用到引擎結構複雜，需要依賴各種功能的工具機才能加工，如引擎本體、冷卻管路、燃料系統等就需要搪、銑、車、鑽、磨、沖等各式加工機來完成；如今電動車就好像90年代曾風靡一時的玩具四驅車一樣，馬達取代了引擎、齒輪箱取代了變速箱、電池組取代了燃料箱，差別在尺寸更大、能載人、能行駛真正的道路上。進一步分析電動車的製造工廠，可以發現動力裝置瞬間只剩下數百項，製程相對單純，自然而然所需要用到的工具機設備少了許多[3]，目前電動車與燃油車比例約2:8，可以預估未來電動車占比超過50%甚至到85%時，全球工具機訂單(用於燃油汽車製造)會減少一半以上。
全球電動車取代燃油車趨勢已是必然，跟著汽車市場需求而來的訂單已不復於往，工具機業者若想要繼續在市場上占有一席之地，勢必得運用智慧將危機化為轉機，整體產業才不致於萎縮。售價100萬元的電動車，電池相關的成本可能就占40萬元以上，比起其他相對成熟的部件如軸桿、輪胎、車體外框，電動車的性能表現跟電池息息相關，如續航力、散熱、充電速度、安全性等。因此，誰能掌握較具有競爭力的電池製造技術，誰就能在電動車市場上立於不敗之地，於是便迎來工具機產業切入電動車的新契機。為了能更輕便、更小體積地嵌進車體中，電池組對於外殼形狀與結構成分有嚴格要求，需要有可以快速裁切輕薄材料與能車銑特殊形狀的工具機；電池正負極充放電講求絕緣及導電的良好性能，雷射焊接與摩擦接合技術相關設備可以滿足其需求；電機軸與殼體在車子高速移動中扮演著支撐與保護的功能，齒輪加工機與積層製造設備可以同時達到加工精密度與輕量化的需求。由上述可知，固然燃油車的退場造成工具機在汽車市場銷售衝擊，但是隨著許多新技術及新需求的到來，工具機仍有非常多機會扮演稱職要角。
國外廠商應用於電動車產業技術動態
由於電動車動力來源為馬達，內部有許多部件如逆變器、馬達、電池組皆需要焊線。日本Mazak [4]於2022年發表摩擦接合技術機型FSW-460V，靠著高速度/高迴轉的主軸提供了精確的下壓力與產生摩擦熱來進行不同界面的焊接，穩定性與速度大幅提高，同時免去了焊料的使用，滿足電動車對於電池、逆變器及冷卻裝置等相關部件加工需求。
日本OKUMA則針對電動車製造提供非常多樣化的工具機種[5]，舉凡電動車的外殼、輪軸、內部及外部組件製造，加工機種不論是車銑、複合加工、五軸加工中心及研磨均有相對應的型號可以使用；策略方面，為消化中國及美國電動車市場強勁的訂單，OKUMA投資約10億日圓進行工具機設備的增產，預計2025年前完工即可增加現有產能兩成。
…本文未結束
更完整的內容 歡迎訂購 2024年3月號 492期
機械工業雜誌‧每期240元‧一年12期2400元
我要訂購