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汽車電動化對工具機產業是危機還是轉機?

隨著汽車電動化,有些零件數量雖然需求變少,但卻在「質」的部分有所提升。法新社

電動車不僅是未來市場主流,也牽動相關產業進入新的變局。而在汽車電動化後,對原先佔據市場需求比重約40%的工具機產業而言,到底是危機還是轉機?

汽車電動化已成為不可阻擋的趨勢,內燃機(ICE)動力汽車被視為一種過時的技術。當汽車的動力來源從燃油走向以電力驅動,改變的不只是整體車輛的系統架構,電動車亦是一個結合IT的創新產業,隨之而來的還有現今市場中生產模式的多樣化,使得電動車市場發展愈來愈熱絡。

相較傳統燃油汽車以引擎、變速箱等傳統零件做為動力系統,電動車的動力來源則為電池、驅動馬達與電控,市場不斷強調「三電系統」的重要性,而對於原先負責多項汽車零件生產的工具機產業來說,這是否意味著市場將大大削弱其需求,而造成工具機市場的萎縮?這對台灣主要出口產業之一的機械業來說,似乎不是個好現象。

從內燃機到電機的衝擊

工具機市場萎縮的說法事實上並非空穴來風。先從燃油汽車到電動車的結構來看,其中最關鍵的差異有三點,包括馬達取代引擎、電池取代油箱,以及減速機逐漸取代變速箱。

從差異最大的動力裝置來看,過去光是一個引擎就需要相當1,200項零件,但當馬達取代引擎,所需零件大幅減至100多項,而引擎本體需要的汽缸體、活塞、曲軸、排氣閥門和凸輪軸等零組件的需求也相對應減少,且由於沒有引擎,變速箱也相對簡化。

這意味著過去為適應這部分零件構造而衍生出的銑削、鑽孔、搪削、螺紋加工、磨床等多種複雜的金屬切削加工製程恐將不再為市場所需。也因為需要加工的項目減少,為適應這種加工製程所衍生出的各類工具機及專用機、自動化產線、刀具等,恐怕也將失去原有的作用,連帶降低了對工具機的整體需求,而直接導致汽車機床製造的市場收縮。

以純電動車的零組件數量約為傳統內燃機汽車的50~70%,如果全部替代內燃機汽車的話,市場預估少了引擎及變速箱等相關零件需求,機床和工具消費市場訂單將會大幅減少30~50%。

市場研究諮詢公司PTR曾推估,至2030年工具機在汽車應用市場的規模,將會較2018~2019年的平均值減少10~15%,約為45億~67億美元,並推估將在2026年開始萎縮。

是危機還是新商機?

工具機是台灣機械業前三大出口產業,對於現正積極往兩兆產值邁進的機械業來說至關重要,表面來看電動車的普及似乎將對工具機產業產生莫大壓力,不過市場卻也非一面倒,甚至業界有不同聲音出現,認為未來工具機市場,是「既充滿挑戰也充滿機會」。

挑戰誠如上述所言,但機會何在?工具機公會理事長許文憲就曾公開回應對於汽車業電動化商機的期待,他認為汽車電動化之後,雖然取消引擎、變速箱等關鍵零組件,但像是其他零件不會消失,包括齒輪、鋁輪圈、導線架、板金等,台廠仍有機會,且還有非常多隱形冠軍。

東台集團董事長嚴瑞雄也指出,目前除了電池外,整台電動車所需的各種零組件,台灣廠商其實都可以製造供應。像是電動車未來轉向系統與剎車系統改用伺服控制,傳動元件大廠上銀的滾珠螺桿及關係企業大銀微系統的線性馬達,都會因此受到重用。

過去內燃機時代,引擎零件不僅數量多達千項,製程也較馬達複雜,台廠過去很難在此領域有所發揮,但馬達製程相對簡易,加上所需零件更少,過去台廠未能把握的汽車年代,在電動車時代卻大有可為。除了馬達,包括電池外殼或其他關鍵零組件,都有不少台灣工具機廠商切入。

電動車幾近無聲的秘密

由於沒有內燃機構所產生的引擎噪音,馬達運轉又接近無聲,過去傳動機構中齒輪嚙合的聲音在沒有了引擎的掩蓋下,汽車廠也開始對傳動機構的各種噪音進行嚴格管控,利用各種技術將這種機械噪音降到最低,才能體現出行駛幾近無聲的駕駛環境。

隨著汽車電動化,有些零件的量雖然需求變少,但卻在「質」的部分有所提升,例如齒輪。也是因為「安靜」的需求,反而對齒輪加工精度的要求更為嚴苛。如今要做電動車動力系統的齒輪,加工廠對於齒輪研磨設備的投資儼然也成為一場軍備競賽。

過去高階齒輪加工設備幾乎是進口居多,像高階螺旋傘齒輪切齒或磨齒專用機動輒都要超過新台幣3,000萬元,且交期冗長、維修困難,對一般齒輪加工廠來說成本壓力非常大,為此產業近年也積極尋求能將設備國產化,試圖降低對進口設備的依賴。

輕量化帶動複材加工新需求

電動車最大的成本就在於電池,因此為了讓電動車在續航力的表現上更有優勢,從電池到車身結構都要「瘦身」。透過輕量化來提升續航力這件事,早在飛機製造中就已經被產業深入研究,過去在汽車產業也以此為目標,可以說,不管汽車有無電動化,輕量化都是交通載具過往相當關注的發展趨勢。

電動車製造商也將目光聚焦在質量較輕的碳纖維複合材料或鋁合金,但其高硬度、高強度的特性造成加工過程一定難度,採用水刀或超音波雷射頭進行切割或鑽孔,反倒成為機械業者可切入電動車的商機。

在相同尺寸下,鍛造輪圈的重量平均可較鑄造輪圈輕15~25%,嚴瑞雄因此也強調,鍛造輪圈的滲透率提升,衍生新的零件需求,原有加工法有不足之處,傳統金屬加工設備因此也必須跟著改變工法,對工具機設備來說就是新的機會,也可望因此帶動台灣鋁輪圈專用加工機、Turnkey自動化設備的CNC工具機廠商機。

看準電動車是未來市場主流,工具機大廠不只將其視作新市場布局,也早已磨拳擦掌。包括東台、上銀及友嘉等機械設備與關鍵零組件大廠都紛紛展開超前部署。

早在3~4年前就著眼於電動車帶來的新變局,東台旗下原本生產汽車引擎變速箱的設備廠,近年也轉型生產電動車相關設備,更以電動車電池殼設備打入歐洲車廠Tier 1供應鏈。

友嘉則是切入馬達外殼及齒輪傳動件設備,客戶涵蓋賓士(Mercedes-Benz)、BMW等大廠。似乎對於市場來說,電動車的發展雖然一定程度影響產業,但卻也讓產業大啖新商機,同時也讓產業得以往更高附加價值的市場邁進。

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