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机械业追随零碳趋势 打造绿色工具机将压力变商机

机械业追随零碳趋势 打造绿色工具机将压力变商机

净零碳排议题在全球持续热议,碳关税的压力,对出口导向为主的台湾机械业来说,无疑是新的挑战。但换个角度想,零碳排也许为创新科技带来新商机,像是碳税上路将首当其冲的机械业,过去即呼应先进制造大国倡导「绿色工具机」的理念,诉求在下时代的机械产品中注入新思维。

随着离零碳目标越来越近,预期近年各国将会陆续启动更具强制力的推动政策,其中欧盟开出第一枪,已在2021年7月预告碳关税机制,预计2023年起上路,包括钢铁、水泥、石化等高耗能产品,将首当其冲,而其中也包括,台湾第三大万亿元产业机械业。

即便碳关税让制造业加大肩上压力,但工研院院长刘文雄从另外一个角度思考,并呼吁外界其实不要将零碳排视为一种压力,换个角度想,这是30年後的问题,不可能用现在的科技来解决,因此零碳排的目标事实上也为创新科技带来新商机。

像是过去工具机业者跟随欧日系工具机大厂提出「绿色工具机」理念,友嘉集团总裁朱志洋就曾表示,企业在推动碳中和的过程中,不只产品从设计端就要开始着手规划,产品在制造端也要跟着调整,配合绿色制造,像是以工具机来说,其在用电量设计上,包括马达、润滑或冷却等零组件,都要跟着修改,这也是另一波商机。

智能机械科技中心组长罗佐良则表示,针对未来机械业的零碳挑战,「绿色工具机」一直是工研院内部的重点计划。由於目前工具机的结构件大部分使用铸铁,也需要使用很多金属材料,制作过程十分耗能,业者也期望可以透过采用可回收材料实现减碳要求。而工业界还有许多看不到的能源浪费,尤其是帮助机械设备运转时降温的冷却机。

工具机加工过程中,主轴的高速旋转会产生大量的摩擦热,这些热量会使得主轴於运转过程中产生热偏移的状况,进而对加工工件的准确度产生很大影响。因此在运转过程中所产生的热量,必须透过冷却系统实时将热量由运转中的主轴排除。

罗佐良表示,为了减少使用耗能高的传统冷却设备,未来也希望透过像是减少采用会过度使用冷媒技术的材料,另外则是从自然的热对流方式达到热平衡,而这当中数码模拟分析技术将会是很重要的关键,罗佐良进一步表示,工研院长期与3D科技解决方案大厂达梭系统有深度的合作关系,未来利用像是热分析模拟,或冷却循环模拟分析等数码科技,可以从产品设计到加工制程上实现降低碳排的目标。

举例来说,可以从产品设计着手,包括从工具机结构上进行调整,让其在散热或刚性性能上,透过最少的材料就能达到最好的效能,或是透过对零件的散热分析从结构上调整,降低需要额外的冷却系统来散热。而在加工制程方面,如何做到高效率节能加工则是重点,例如找出最适化的加工速度,以最有效率的方式完成加工,从节能、散热到高效率加工分析上,数码模拟技术都能带来一定的成效。

达梭系统(Dassault Systemes)台湾资深技术经理许欲生则提到,除此之外,透过预先模拟整个生产线的最佳生产效力,也可以达到减碳目标。像是在布线之前预先模拟生产线的调度与设计,透过将现场机台的PLC与数码分身(Digital Twins)虚拟平台整合,可在在线虚拟调适,直至确认整个生产线的运作符合预期功能与目标後才在实际现场部署,不仅可以借此减少实体试错成本,也大为降低碳排。

随着全球暖化议题的持续深化,碳税、碳费及排放交易制度将成为全球供应链不可回避的挑战。但无论更具强硬的制度如何被落实,制造业都应及早做好减少碳排的准备,并借助数码科技来减少生产过程的碳足迹。

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