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軸承助台廠布局新興減碳產業
引領新一代材料及技術變革
[作者 陳念舜]   2022年03月25日 星期五 瀏覽人次: [2191]

面對國際淨零碳排趨勢已成,促使電動車、再生能源等產業崛起,更不能忽視軸承在其中扮演傳動的關鍵零組件角色,除了要求能安裝於工業機械設備上,協助其持續穩定運轉不殆,現也透過其新一代材料及技術變革、創新商業模式,進而導入新興減碳產業應用。


基於近年來各國陸續提出禁售2025~2040燃油車政策,引發電動車快速普及帶來的龐大商機,促使傳統汽車製造業紛紛啟動大規模轉型應變,值得搶占全球車市3兆美元商機。預估2040年電動車在全球新車銷售量占比將高達70%,成長近40倍,就連在2021年Q4仍堅持發展油電混合、氫能車的豐田汽車(Toyota),也在今年Q1不得不提出,到了2030年將有70%以上產品線轉換為電動車目標。



圖1 : 豐田汽車(Toyota)也在今年Q1不得不提出,到了2030年將有70%以上產品線轉換為電動車目標。(source:cdn.motor1.com)
圖1 : 豐田汽車(Toyota)也在今年Q1不得不提出,到了2030年將有70%以上產品線轉換為電動車目標。(source:cdn.motor1.com)

惟依台灣電動智能自行車協會秘書長蘇雍翔進一步指出,根據該協會調查台灣電動車市場,最適合的還是電動二輪車型式。不僅因為現今在台灣登記在案的燃油機車多達1,500萬台,每輛價值約N.T.4~5萬的電動化需求,所以即使目前Gogoro仍然虧損,還是吸引到金融市場投資者;同時建議業者先從電動自行車切入,將是台灣未來有機會發展產業。


看好後疫時期微移動商機 帶動電動自行車產業成長

尤其受到COVID-19疫情影響,促成個人輕鬆出行、智慧化生活及環保等趨勢,加上中國大陸分別與歐美陷入貿易戰,導致許多客戶轉單台灣生產,得以充分發揮台灣擁有完整的自行車,以及電子、資通訊產業鏈優勢。


未來電動自行車在ESG應用,將包括以「個人」為單位的綠色出行,打造低污染或零污染運輸環境。勢必借助自行車的電動化及智慧化,使之能適用於更遠、更艱難的路程;進而透過記錄騎乘哩數,可以在未來換算成碳權,以備進一步交易。目前也已看到有許多四輪乘用車開始加入電動自行車設計,以實現「微移動(Micro mobility)」最後一哩(Last)或最初一哩(First)的通勤需求,提高交通效率,免於塞車加劇空氣移動污染源。


據統計2020年台灣電動自行車產值已達到N.T.245億元、銷售450萬輛,已占整體自行車銷量約20%;預估今(2022)年台灣電動自行車出口金額將會正式超過傳統自行車,出現黃金交叉點;2030年約占整體出口銷量50%,也就是業者每年賣出兩輛自行車中,就會有一輛是電動自行車。


甫於日前落幕的台北國際自行車展(Taipei cycle)期間,巨大集團(GIANT)也宣示2021年電動車已占集團營收31%,未來可望每年成長5%,預估2022年營收達雙位數成長;美利達(MERIDA)同期外銷歐美的電動車占營收比例約36%,今年首季已衝高到50%,預估今年在訂單達交率提高之後,電動車產銷量看增30%以上,料將帶動台灣自行車及零組件產業龐大商機。



圖2 : 預估2022年台灣電動自行車出口金額將會正式超過傳統自行車,出現黃金交叉點,甫於日前落幕的台北國際自行車展,已可看到零組件產業潛在龐大商機。(攝影:陳念舜)
圖2 : 預估2022年台灣電動自行車出口金額將會正式超過傳統自行車,出現黃金交叉點,甫於日前落幕的台北國際自行車展,已可看到零組件產業潛在龐大商機。(攝影:陳念舜)

國內外大廠引領技術變革 支援自行車軸承創新應用

包括在自行車上不可或缺的滾動軸承,一般由內圈、外圈、滾動體及保持架組成,滾動體在內、外圈的軌道上滾動並支撐負荷,並透過保持架來維持彼此間的相對位置。其中依滾動體的種類可分為滾珠軸承與滾子軸承,以及根據材質、製造方式與接觸面形式不同,而分為沖壓軸承與滑動軸承。


至於在滾珠軸承品項裡應用最為廣泛的便是深溝球軸承結構,由於尺寸已有國際標準化、規格化,不同品牌具有高度互換性。透過將軸承內、外圈加工成為圓弧深溝狀軌道後,讓滾動的鋼珠在其中旋轉運動,可同時承受一定程度的徑向與軸向負荷,且經正確選用油脂在高、低溫條件下使用,適用於高轉速、低噪音等場域。


台灣專業設計製造軸承廠永興軸承公司(TTN),則除了已在中國大陸建立生產基地,致力於提供兩岸三地更直接、完善的服務,也持續自主研發創新產品。包括因看好陶瓷具備耐高溫、高硬度、低密度、耐腐蝕、防磁等特性,已廣泛應用於航太、醫療器械、科研和國防領域,已是非常普遍應用的材質,價格也更親民,越來越被市場接受。



圖3 : 永興軸承公司(TTN)針對自行車產業開發高品質的陶瓷軸承,包括鋼陶混合及全陶瓷軸承等,為許多專業車手或頂尖賽事提供了優越的綜合性能。(攝影:陳念舜)
圖3 : 永興軸承公司(TTN)針對自行車產業開發高品質的陶瓷軸承,包括鋼陶混合及全陶瓷軸承等,為許多專業車手或頂尖賽事提供了優越的綜合性能。(攝影:陳念舜)

藉此針對自行車產業提供了高品質的陶瓷軸承,展現出轉動摩擦阻力小與輕量化特色,獲得許多零組件廠商選用來提升自行車性能。又依使用條件不同,可概分為氧化鋯(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al2O3)等材質,以綜合性能和性價比而言,又以氧化鋯、氮化硅較適用於軸承。該公司深溝球陶瓷珠軸承採用的是氮化硅材質,適用於高速運轉、高溫、絕緣或化學惡劣等環境,可以顯著提高軸承壽命與性能。


TTN還進一步設計開發了鋼陶混合及全陶瓷軸承,提供了優越的綜合性能。包括在鋼陶混合陶瓷軸承裡使用了氮化硅材質陶瓷珠,利用陶瓷密度僅為鋼球的40%,可抑制高速轉動產生的離心力,而其低摩擦阻力的特性,讓陶瓷整體具有高速和長壽的優勢。


全陶瓷軸承則具有無油自潤滑、耐高低溫等特性,尤其是在自行車上為了追求更極致輕量化的表示,於許多專業車手或頂尖賽事使用,TTN設計的全陶瓷軸承內外圈採用精密氧化鋯材質、陶瓷珠則採用氮化硅。


台灣易格斯公司(igus)則持續推廣其iglidur自潤乾式軸承,係由輕量化的高性能工程塑膠製成,減輕80%重量使自行車重量更輕。且因為比起金屬軸承更經濟高效,還能承受衝擊負荷和壓力;具備摩擦優化特性,降低了磨耗,從而延長使用壽命;乾式運行的免上油工程塑膠潤滑軸承100%免維護,可承受髒污、灰塵和潮濕等環境影響,進一步節省保養時間和工作,將降低成本40%。


可廣泛用於各種自行車零組件,例如前叉、可調節座管、避震器、踏板、碟剎或變速器等。並透過免費的線上工具和專家系統,提供客戶所需iglidur材料適用性,和預期使用壽命的詳細資料;igus客製化零件服務,提供許多不同的生產製造方式來供應業者所需零組件。



圖4 : 台灣易格斯公司持續推廣其iglidur自潤乾式軸承和客製化零件服務,提供許多不同的生產製造方式來供應業者所需零組件。(攝影:陳念舜)
圖4 : 台灣易格斯公司持續推廣其iglidur自潤乾式軸承和客製化零件服務,提供許多不同的生產製造方式來供應業者所需零組件。(攝影:陳念舜)

NSK導入低扭矩軸承優勢 助台廠遍及新興減碳應用

值得一提的是,日本軸承大廠NSK在台灣總代理56年的永和順公司,不僅從二輪電動車就已積極投入台灣市場,巨大集團便是其主力客戶,在2020年疫情期間及時掌握電動自行車崛起商機;未來更可望結合台灣的東元、大同等馬達大廠,跨足四輪電動乘用車、巴士市場。


永和順公司總經理陳百鈞表示,目前包括電動車及風力電機等新興再生能源產業約占公司營收約10%,還有不少新開發案件正積極洽談中,未來這些新興產業對公司營收的貢獻指日可待。其中對於四輪乘用車發展較為看好的,還是在輪轂馬達軸承應用上,可結合NSK既有低扭矩優勢,以防電動車因為阻力過大耗電,還能跑得更遠。近年來永和順便順勢引進NSK針對電動車產業研發,可以實現低摩擦力的RW3特殊潤滑脂,結合保持器設計運用在輪殼軸承上潤滑,有效降低溫昇及提升電動車的行駛距離。



圖5 : 永和順公司總經理陳百鈞表示,目前包括電動車及風力電機等新興再生能源產業約占公司營收約10%,未來這些新興產業對公司營收的貢獻指日可待。(攝影:陳念舜)
圖5 : 永和順公司總經理陳百鈞表示,目前包括電動車及風力電機等新興再生能源產業約占公司營收約10%,未來這些新興產業對公司營收的貢獻指日可待。(攝影:陳念舜)

電動巴士則與現今台灣廠商自大陸引進整車或歐系規格的設計架構不同,因為中央及地方政府都已提出相關補助政策,不像乘用車須與國際大廠短兵相接,尚待一段時間經營。包括東元、大同都有意加入電動乘用車、巴士等動力馬達供應鏈,兩家工業部門也是永和順長期客戶之一,正探討進一步深入合作機會,可望配合其動力馬達布局內外銷市場。


結語

但陳百均強調:「這些商機都有賴於永和順長期以來為客戶量身打造客製化輪轂馬達的經驗,才能掌握。」由於日本NSK幾乎有近70%營收來自於汽車產業,因此能掌握獨有研發技術優勢跨足電動車領域,且重視台廠供應鏈能力。永和順也隨時與日本原廠視訊連線技術支援,能依台灣客戶要求的荷重、轉速等條件,從協同研發階段便開始調配、提供最適合尺寸的軸承、鑄件,或發揮在軸承領域專業建議選型,未來新一代輪轂軸承甚至能協助加入感測器、螺絲等扣件。


「畢竟車用軸承事關人命安全,無法像工業應用領域一樣,讓客戶自行上網選型,最後恐損害軸承壽命,甚至發生須全球召回整車的顧慮,危及品牌商譽,所以即使在日本NSK的軸承資料庫也都特別為此分門別類!」陳百鈞說,加上自己過去在歐系汽車品牌大廠歷練過的背景,讓他比起同業熟悉車業人脈和生產流程,2021年四月還在公司內部成立跨部門專案小組(Take force),一方面對外負責與日本原廠技術交流,且對內整合業務各有負責的客戶,可能都有意投入電動車領域發展。


除了盼藉此平台定期交流資訊橫向溝通,可以更快解決客戶的疑難雜症,將是未來台灣傳統燃油車輛OEM代工廠有意轉型時的重要夥伴,協助快速量產。加上永和順旗下通路約80%以直銷為主,只有中小企業、零售市場由經銷商負責;還有現職日籍顧問長期駐台的優勢,即時提供技術支援,也在台中、台南、高雄等地成立辦事處,即時提供在地化服務。


例如近年來台灣半導體產業因為受惠於美中貿易戰、疫情影響而深受全世界看重,被譽為「護國神山」。永和順不僅協助其導入NSK身為全球第三大、日本第一大軸承廠資源,可隨之布局全球;就連過去在台灣半導體產業不可或缺的真空泵,最近也在節能減碳和半導體設備國產化要求下,已有長期合作5年的台灣流體機械大廠採用NSK運用最佳成分和嚴格控制製造條件,研發出低發塵、優異耐磨性、防銹性、耐高溫和低扭矩性能的特殊LGAA潤滑脂,再搭配軸承特殊溝槽設計,協助客戶研發量產節能真空泵,替代現有歐美品牌壟斷局面,銷售台數節節升高,彌補了過去疫情時間在其他產業流失的訂單,到了今年銷量預估將是2021年4倍。


**刊頭圖(source:assets.newatlas.com)


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