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轴承助台厂布局新兴减碳产业
引领新一代材料及技术变革
[作者 陳念舜]   2022年03月25日 星期五 浏览人次: [5268]

面对国际净零碳排趋势已成,促使电动车、再生能源等产业崛起,更不能忽视轴承在其中扮演传动的关键零组件角色,除了要求能安装於工业机械设备上,协助其持续稳定运转不殆,现也透过其新一代材料及技术变革、创新商业模式,进而导入新兴减碳产业应用。


基於近年来各国陆续提出禁售2025~2040燃油车政策,引发电动车快速普及带来的庞大商机,促使传统汽车制造业纷纷启动大规模转型应变,值得抢占全球车市3兆美元商机。预估2040年电动车在全球新车销售量占比将高达70%,成长近40倍,就连在2021年Q4仍坚持发展油电混合、氢能车的丰田汽车(Toyota),也在今年Q1不得不提出,到了2030年将有70%以上产品线转换为电动车目标。



图1 : 丰田汽车(Toyota)也在今年Q1不得不提出,到了2030年将有70%以上产品线转换为电动车目标。(source:cdn.motor1.com)
图1 : 丰田汽车(Toyota)也在今年Q1不得不提出,到了2030年将有70%以上产品线转换为电动车目标。(source:cdn.motor1.com)

惟依台湾电动智能自行车协会秘书长苏雍翔进一步指出,根据该协会调查台湾电动车市场,最适合的还是电动二轮车型式。不仅因为现今在台湾登记在案的燃油机车多达1,500万台,每辆价值约N.T.4~5万的电动化需求,所以即使目前Gogoro仍然亏损,还是吸引到金融市场投资者;同时建议业者先从电动自行车切入,将是台湾未来有机会发展产业。


看好後疫时期微移动商机 带动电动自行车产业成长

尤其受到COVID-19疫情影响,促成个人轻松出行、智慧化生活及环保等趋势,加上中国大陆分别与欧美陷入贸易战,导致许多客户转单台湾生产,得以充分发挥台湾拥有完整的自行车,以及电子、资通讯产业链优势。


未来电动自行车在ESG应用,将包括以「个人」为单位的绿色出行,打造低污染或零污染运输环境。势必借助自行车的电动化及智慧化,使之能适用於更远、更艰难的路程;进而透过记录骑乘哩数,可以在未来换算成碳权,以备进一步交易。目前也已看到有许多四轮乘用车开始加入电动自行车设计,以实现「微移动(Micro mobility)」最後一哩(Last)或最初一哩(First)的通勤需求,提高交通效率,免於塞车加剧空气移动污染源。


据统计2020年台湾电动自行车产值已达到N.T.245亿元、销售450万辆,已占整体自行车销量约20%;预估今(2022)年台湾电动自行车出囗金额将会正式超过传统自行车,出现黄金交叉点;2030年约占整体出囗销量50%,也就是业者每年卖出两辆自行车中,就会有一辆是电动自行车。


甫於日前落幕的台北国际自行车展(Taipei cycle)期间,巨大集团(GIANT)也宣示2021年电动车已占集团营收31%,未来可??每年成长5%,预估2022年营收达双位数成长;美利达(MERIDA)同期外销欧美的电动车占营收比例约36%,今年首季已冲高到50%,预估今年在订单达交率提高之後,电动车产销量看增30%以上,料将带动台湾自行车及零组件产业庞大商机。



图2 : 预估2022年台湾电动自行车出囗金额将会正式超过传统自行车,出现黄金交叉点,甫於日前落幕的台北国际自行车展,已可看到零组件产业潜在庞大商机。(摄影:陈念舜)
图2 : 预估2022年台湾电动自行车出囗金额将会正式超过传统自行车,出现黄金交叉点,甫於日前落幕的台北国际自行车展,已可看到零组件产业潜在庞大商机。(摄影:陈念舜)

国内外大厂引领技术变革 支援自行车轴承创新应用

包括在自行车上不可或缺的滚动轴承,一般由内圈、外圈、滚动体及保持架组成,滚动体在内、外圈的轨道上滚动并支撑负荷,并透过保持架来维持彼此间的相对位置。其中依滚动体的种类可分为滚珠轴承与滚子轴承,以及根据材质、制造方式与接触面形式不同,而分为冲压轴承与滑动轴承。


至於在滚珠轴承品项里应用最为广泛的便是深沟球轴承结构,由於尺寸已有国际标准化、规格化,不同品牌具有高度互换性。透过将轴承内、外圈加工成为圆弧深沟状轨道後,让滚动的钢珠在其中旋转运动,可同时承受一定程度的径向与轴向负荷,且经正确选用油脂在高、低温条件下使用,适用於高转速、低噪音等场域。


台湾专业设计制造轴承厂永兴轴承公司(TTN),则除了已在中国大陆建立生产基地,致力於提供两岸三地更直接、完善的服务,也持续自主研发创新产品。包括因看好陶瓷具备耐高温、高硬度、低密度、耐腐蚀、防磁等特性,已广泛应用於航太、医疗器械、科研和国防领域,已是非常普遍应用的材质,价格也更亲民,越来越被市场接受。



图3 : 永兴轴承公司(TTN)针对自行车产业开发高品质的陶瓷轴承,包括钢陶混合及全陶瓷轴承等,为许多专业车手或顶尖赛事提供了优越的综合性能。(摄影:陈念舜)
图3 : 永兴轴承公司(TTN)针对自行车产业开发高品质的陶瓷轴承,包括钢陶混合及全陶瓷轴承等,为许多专业车手或顶尖赛事提供了优越的综合性能。(摄影:陈念舜)

藉此针对自行车产业提供了高品质的陶瓷轴承,展现出转动摩擦阻力小与轻量化特色,获得许多零组件厂商选用来提升自行车性能。又依使用条件不同,可概分为氧化??(ZrO2)、氮化??(Si3N4)、碳化矽(SiC)、氧化铝(Al2O3)等材质,以综合性能和性价比而言,又以氧化??、氮化??较适用於轴承。该公司深沟球陶瓷珠轴承采用的是氮化??材质,适用於高速运转、高温、绝缘或化学恶劣等环境,可以显着提高轴承寿命与性能。


TTN还进一步设计开发了钢陶混合及全陶瓷轴承,提供了优越的综合性能。包括在钢陶混合陶瓷轴承里使用了氮化??材质陶瓷珠,利用陶瓷密度仅为钢球的40%,可抑制高速转动产生的离心力,而其低摩擦阻力的特性,让陶瓷整体具有高速和长寿的优势。


全陶瓷轴承则具有无油自润滑、耐高低温等特性,尤其是在自行车上为了追求更极致轻量化的表示,於许多专业车手或顶尖赛事使用,TTN设计的全陶瓷轴承内外圈采用精密氧化??材质、陶瓷珠则采用氮化??。


台湾易格斯公司(igus)则持续推广其iglidur自润乾式轴承,系由轻量化的高性能工程塑胶制成,减轻80%重量使自行车重量更轻。且因为比起金属轴承更经济高效,还能承受冲击负荷和压力;具备摩擦优化特性,降低了磨耗,从而延长使用寿命;乾式运行的免上油工程塑胶润滑轴承100%免维护,可承受脏污、灰尘和潮湿等环境影响,进一步节省保养时间和工作,将降低成本40%。


可广泛用於各种自行车零组件,例如前叉、可调节座管、避震器、踏板、碟刹或变速器等。并透过免费的线上工具和专家系统,提供客户所需iglidur材料适用性,和预期使用寿命的详细资料;igus客制化零件服务,提供许多不同的生产制造方式来供应业者所需零组件。



图4 : 台湾易格斯公司持续推广其iglidur自润乾式轴承和客制化零件服务,提供许多不同的生产制造方式来供应业者所需零组件。(摄影:陈念舜)
图4 : 台湾易格斯公司持续推广其iglidur自润乾式轴承和客制化零件服务,提供许多不同的生产制造方式来供应业者所需零组件。(摄影:陈念舜)

NSK导入低扭矩轴承优势 助台厂遍及新兴减碳应用

值得一提的是,日本轴承大厂NSK在台湾总代理56年的永和顺公司,不仅从二轮电动车就已积极投入台湾市场,巨大集团便是其主力客户,在2020年疫情期间及时掌握电动自行车崛起商机;未来更可??结合台湾的东元、大同等马达大厂,跨足四轮电动乘用车、巴士市场。


永和顺公司总经理陈百钧表示,目前包括电动车及风力电机等新兴再生能源产业约占公司营收约10%,还有不少新开发案件正积极洽谈中,未来这些新兴产业对公司营收的贡献指日可待。其中对於四轮乘用车发展较为看好的,还是在轮毂马达轴承应用上,可结合NSK既有低扭矩优势,以防电动车因为阻力过大耗电,还能跑得更远。近年来永和顺便顺势引进NSK针对电动车产业研发,可以实现低摩擦力的RW3特殊润滑脂,结合保持器设计运用在轮壳轴承上润滑,有效降低温升及提升电动车的行驶距离。



图5 : 永和顺公司总经理陈百钧表示,目前包括电动车及风力电机等新兴再生能源产业约占公司营收约10%,未来这些新兴产业对公司营收的贡献指日可待。(摄影:陈念舜)
图5 : 永和顺公司总经理陈百钧表示,目前包括电动车及风力电机等新兴再生能源产业约占公司营收约10%,未来这些新兴产业对公司营收的贡献指日可待。(摄影:陈念舜)

电动巴士则与现今台湾厂商自大陆引进整车或欧系规格的设计架构不同,因为中央及地方政府都已提出相关补助政策,不像乘用车须与国际大厂短兵相接,尚待一段时间经营。包括东元、大同都有意加入电动乘用车、巴士等动力马达供应链,两家工业部门也是永和顺长期客户之一,正探讨进一步深入合作机会,可??配合其动力马达布局内外销市场。


结语

但陈百均强调:「这些商机都有赖於永和顺长期以来为客户量身打造客制化轮毂马达的经验,才能掌握。」由於日本NSK几??有近70%营收来自於汽车产业,因此能掌握独有研发技术优势跨足电动车领域,且重视台厂供应链能力。永和顺也随时与日本原厂视讯连线技术支援,能依台湾客户要求的荷重、转速等条件,从协同研发阶段便开始调配、提供最适合尺寸的轴承、铸件,或发挥在轴承领域专业建议选型,未来新一代轮毂轴承甚至能协助加入感测器、螺丝等扣件。


「毕竟车用轴承事关人命安全,无法像工业应用领域一样,让客户自行上网选型,最後恐损害轴承寿命,甚至发生须全球召回整车的顾虑,危及品牌商誉,所以即使在日本NSK的轴承资料库也都特别为此分门别类!」陈百钧说,加上自己过去在欧系汽车品牌大厂历练过的背景,让他比起同业熟悉车业人脉和生产流程,2021年四月还在公司内部成立跨部门专案小组(Take force),一方面对外负责与日本原厂技术交流,且对内整合业务各有负责的客户,可能都有意投入电动车领域发展。


除了盼藉此平台定期交流资讯横向沟通,可以更快解决客户的疑难杂症,将是未来台湾传统燃油车辆OEM代工厂有意转型时的重要夥伴,协助快速量产。加上永和顺旗下通路约80%以直销为主,只有中小企业、零售市场由经销商负责;还有现职日籍顾问长期驻台的优势,即时提供技术支援,也在台中、台南、高雄等地成立办事处,即时提供在地化服务。


例如近年来台湾半导体产业因为受惠於美中贸易战、疫情影响而深受全世界看重,被誉为「护国神山」。永和顺不仅协助其导入NSK身为全球第三大、日本第一大轴承厂资源,可随之布局全球;就连过去在台湾半导体产业不可或缺的真空泵,最近也在节能减碳和半导体设备国产化要求下,已有长期合作5年的台湾流体机械大厂采用NSK运用最隹成分和严格控制制造条件,研发出低发尘、优异耐磨性、防??性、耐高温和低扭矩性能的特殊LGAA润滑脂,再搭配轴承特殊沟槽设计,协助客户研发量产节能真空泵,替代现有欧美品牌垅断局面,销售台数节节升高,弥补了过去疫情时间在其他产业流失的订单,到了今年销量预估将是2021年4倍。


**刊头图(source:assets.newatlas.com)


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