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            讓客戶更具全球競爭力!-MFC《金屬板材成形》雜志 | 金屬成形商務咨詢(北京)有限公司-MFC(深圳)沖壓與鍛造展覽會

            電動車浪潮下的機床工具產業發展

            在國際減碳共識下,電動車浪潮席卷全球成各界關注重點,根據EV-volumes研究數據顯示,全球電動車銷售在2020年達324萬輛新高,與2019年相比成長率高達43%,其中中國(占比41.3%)為最大單一市場,德國(占比12.3%)及美國(占比10.1%)為第2及第3大市場;帶領電動車崛起的指標廠商——TESLA為目前市占(24.5%)最高電動車廠,但傳統車廠均在讓持續投入電動車開發,Volkswagen(市占約6.6%)及RNM(Renault-Nissan-Mitsubishi)聯盟(市占約5.6%)旗下電動車款如ID3及ZOE等皆創銷售佳績,市場共襄盛舉的意味越來越濃厚。知名研究機構-彭博新能源財經(BNEF)預測2030年開始電動車占比將大幅提升,至2040年估計達全球車市之55%,超越傳統燃油車之占比,正式迎來電動車時代。

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            另一方面,國際制定碳排標準,如歐盟的碳排放標準為2025年與2021年相比需要降低15%,至2030年降低37.5%,讓各國開始訂立禁售燃油車時程,如挪威設立2025年達標,英國、丹麥及新西蘭設立2030年達標,法國及加拿大設立2040年達標,數據顯示各先進國家紛將于2050年前全面轉換成電動車;加拿大、新西蘭、挪威及英國等更設立2050年前達到凈零排放承諾(Net-zeropledge),此舉確立未來30年電動車產業為各國首要發展目標。

            電動車趨勢對機床工具影響

            依據研究機構PTR指出機床工具產業在車輛領域應用約占

            35%~40%,電動車發展趨勢下將替機床工具產業帶來變化。電動車與燃油車相同之處為架構皆由動力、車身及底盤等系統組成,兩者最大差異為動力系統,雖然引擎及進排氣相關零組件需求逐漸降低,但取而代之的三電系統(電機、電池及電控)需求大增,創造機床工具新發展機會。

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            圖2 全球電動車市場預測

            國際產業調查機構Mc Kinsey&Company分析指出,從燃油車、混合動力車、插電式混動車進展至電動車過程中,動力組件——電機(馬達)加工需求將逐步提升,以車床(占40.2%)、沖床(占16.4%)及銑床(占13.6%)最大宗,電機所需繞線制程將衍生相關機械設備契機,McKinsey&Company預估繞線制程相關機械設備資本支出,將從2020年2億美元成長至2030

            年6億美元;電池部分需求提高,以車床(占21%)及銑床(占19.3%)類型加工居多,電池芯需要的堆棧(層積)制程為衍生出新加工商機,McKinsey&Company預估堆迭制程相關機械設備資本支出,將從2020年5億美元成長至2030年14億美元;傳動組件部分,轉換至電動車進程中相關組件如齒箱、齒輪仍存在,加工需求以銑床(占36.3%)、車床(占16%)、磨/搪床(占13%)應用為主。

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            圖3 全球禁售燃油車及凈零承諾時程

            電動車組件加工需求

            電機及傳動

            電動車動力系統相比燃油車較為單純,不同于引擎結合變速箱傳統模式,電動車即使不采用變速箱,僅靠單速齒輪比結合電機轉速變化,也可完成動力傳遞及高低速變換需求。其中身為動力來源的電機,內部定子及轉子之硅鋼片用量連帶水漲船高,硅鋼片所用制程為沖壓成型,沖壓所需模具需要相關機床工具加工制程,加上傳動部分所需要的齒輪及殼體加工等,創造一系列的關聯產業商機。隨著電動車日漸普及下,多速齒輪比應用可能讓變速箱應用再度崛起,像是國際車用零件大廠Bosch就研發CVT4EV電動車用變速箱,透過變速箱多速齒輪比變化,讓動力傳輸效率更優于單速齒輪比,如此便能降低電機維持在高轉速之耗能,以及提供高低速不同情境需求,期能提升電動車高低速性能及更佳的續航力,后續發展是否改變目前趨勢值得密切關注。

            電池

            電池組為電動車關鍵核心組件,占整車成本約35%~40%,在續航力要求下整車所搭載的電池組體積龐大,其中上蓋、外殼、基座及保護蓋等皆為高加工需求組件,為求輕量化多采鋁合金及高張力鋼板材質;根據SNEResearch指出,2020年電動車電池市占前三大廠,依序為中國——寧德時代(占24%)、韓國——LG(占23.5%)和日本——Panasonic(占18.5%),另BNEF估計到2030年鋰離子電池需求將突破每年2.8TWh(terawatt-hours),相當于80個TESLA超級工廠的年度產量總和,高于現階段需求7倍,由此可見在電池需求將大幅增長下,綜合加工機與沖壓機等運用也將同步提升。

            車體

            除此之外,零組件簡化是電動車發展另一趨勢,以TESLA旗下MODEL3與MODELY后車體件相比為例,MODEL3原所需70多個組件在MODELY上改設計成為1件,配合電池結構化設計,達到消除車輛異音、安全性提升、增加續航里程及節省生產資源等附加價值,對于車廠組裝及產線成本亦具極大優勢;另一開發重點——模塊化底盤為各大車廠現階段推行模式,像是TOYOTA的e-TNGA及Volkswagen的MEB平臺,透過共享模塊化底盤亦能達到提高產能及降低成本目的,一體式組件鑄造機及成型機床工具可藉此機會增加上述零組件運用。

            沖床大企業——金豐的觀點與布局

            金豐機器表示相當看好電動車發展,認為應用于電動車電機之硅鋼片及電池殼的沖床需求會提升。金豐內部針對電動車所需電池殼與電機部件,分析集團內部可相對應的沖壓機臺,包含80t、110t及250t等系列,除了單機開發外,也有提供整廠整線智慧化解決方案之規劃服務。

            在電池應用部分,旗下各式沖床機臺可對應不同電池殼體與上蓋規格。金豐表示電池殼體形狀有圓形及方形,中國電動車采方形居多,電池總成內部由數十甚至數百個電池組成,可見使用沖床加工電池殼需求龐大。由于電動車目前最大市場為中國,且電池相關零件正處于起步階段,金豐亦積極布局與當地電池大廠合作切入電動車供應鏈;電機部分,金豐長期提供相關零組件所對應的沖床設備,在電動車發展下更是加重開發力度,如發展高速沖床以應未來硅鋼片的大量市場需求。

            金豐沖床運用在汽車產業之業務約占40%,旗下沖床系列可針對電動車大部分中小型零件進行加工。目前金豐最大規格為2500噸沖壓機臺,大型零部件部分如大型電池基座亦可進行沖壓,精度也能一次到位;此外,金豐也相當注重智慧化導入的重要性,開發如遠程監控及維修等功能,以創造差異化并增加設備附加價值。

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            因應未來產業趨勢變化,金豐將朝著大型化、高效率之伺服沖床發展邁進;在技術面,金豐除了著重在伺服沖床等生產效率提升,同時布局復合材料的加工設備以因應未來高階應用;市場面部分,金豐看好美洲是未來電動車制造市場商機,期能在電動車浪潮下,為集團創造更大收益。

            電動車興起引領機床工具產業新布局

            由于全球各國政府相關碳中和、禁售燃油車之政策法規推力強勁,以及國際車廠產品規劃改變,加速全球電動車產業應用。傳統燃油車進展到純電動車,差異最大部分為電機取代引擎(含變速箱),電池系統取代燃油成為主要的能量來源;雖然引擎、變速箱及進排氣系統之切削加工需求不在,但取而代之的電機、電池殼體及齒輪加工需求仍高,另外也創造沖壓、壓鑄及堆棧等加工方式需求,讓未來機床工具產業應用發展可期。

            電動車零組件制造趨勢,包含電機組件高效率及自動化生產、電池及電力模塊自動化生產及減速齒輪制造等,另因應電動車的車體輕量化需求,鋁合金組件及復合材料元件應用與加工需求增加,增加非傳統加工技術(水刀、超音波、雷射、堆棧制造等)應用,開發機床工具設備新技術,同時也帶動相關制造自動化與模塊化生產需求。

            展望未來,全球機床工具產業的市場發展趨勢變化迅速,早已從大量生產模式,轉變成少量多樣、彈性生產的型態,除了單機自動化之外,更進一步發展整線、整廠智慧化解決方案,滿足客制化的生產需求。由于汽車工業為我國機床工具產業的最大應用端市場,因應電動車崛起,機床工具設備將會朝著復合式、多任務式、大型化發展。另透過智慧化技術加值,加上虛實整合、顫抖抑制、熱變位控制、3D實時仿削與干涉檢查功能、語音接口、機臺加工狀態監控、生產數據可視化及預知保養監控系統等智能化功能,符合電動車產業的高階制造需求。

            我國經歷過傳統燃油車主要發展時期,因傳統車輛供應鏈封閉,相較于國際機床工具大廠可優先供給該國汽車產業,中國機床工具較難切入國際汽車供應鏈,故此次電動車所創造的新興產業生態發展趨勢,讓各界無不卯足全力參與;基于國內優秀的產業供應鏈優勢,藉由軟硬件應用及自動化整合加值,發展智能機械與智能制造,提高機床工具設備附加價值與差異性進而強化國際競爭力,期能主導產業脈絡發展及創造我國機床工具產業新契機。

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