即使美國總統(tǒng)川普二度上任後率先退出氣候協(xié)議,導(dǎo)致淨(jìng)零碳排前景不明。但環(huán)顧歐盟碳邊境調(diào)整機制(CBAM)與臺灣碳費子法仍陸續(xù)接軌上路,也促使工具機產(chǎn)業(yè)近年來仍不斷推動節(jié)能標(biāo)章認(rèn)證、PCR制度等落實以大帶小,推進(jìn)供應(yīng)鏈減碳策略。
基於現(xiàn)今機械產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型意涵,包含推動企業(yè)本身加速轉(zhuǎn)型,需要在生產(chǎn)、營運方面降低材料、能源和資源消耗;且在供應(yīng)鏈管理上,推動上游供應(yīng)商共同減碳;提供全產(chǎn)品生命週期低能耗與碳排的低碳設(shè)備及整合應(yīng)用方案,以協(xié)助下游產(chǎn)業(yè)客戶,實現(xiàn)高效高精密加工,除了達(dá)到節(jié)能減碳目標(biāo)之外,還可提升競爭力及獲得更多綠色商機。
表一:綠色工具機常見實施導(dǎo)入方法(source:工研院產(chǎn)科國際所)
綠色工具機常見實施導(dǎo)入方法
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→ 生產(chǎn)稼動節(jié)能最佳化
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→ 低能耗硬體周邊改良
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→ 軟體監(jiān)控優(yōu)化工藝
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→ 輕量化簡易結(jié)構(gòu)設(shè)計
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根據(jù)精密機械研究發(fā)展中心(PMC)表示,有別於以往機械設(shè)備與工具機產(chǎn)業(yè),通常較著重於研發(fā)製程/加工與設(shè)備安全等技術(shù)均已相當(dāng)成熟,目前於Maker端組裝生產(chǎn)一部工具機的設(shè)備耗能與排碳其實並不大,但是從End user端客戶開始加工使用到除役前的全生命週期,仍會產(chǎn)生相當(dāng)可觀的電量與排碳量。
因此,PMC也針對工具機產(chǎn)業(yè)該如何提升節(jié)能減碳技術(shù)議題,分別自組織面及設(shè)備面著手,並導(dǎo)入國際標(biāo)準(zhǔn),包含:
(1)ISO 14060系列標(biāo)準(zhǔn)之ISO 14064-1進(jìn)行組織溫室氣體盤查,以利瞭解及檢視自身營運活動中直接或間接溫室氣體排放量,並分析具有減量潛力的部分及落實執(zhí)行相關(guān)溫室氣體減量計畫;
(2)ISO 14955系列標(biāo)準(zhǔn)之ISO 14955-1進(jìn)行工具機節(jié)能設(shè)計及評估,即透過調(diào)查產(chǎn)品生命週期,評估從原料取得、生產(chǎn)製造、運輸、安裝、使用過程及回收報廢各階段,對於環(huán)境衝擊(亦可視為能源消耗)的占比,又以「使用過程」衝擊最為顯著。

圖一 : PMC現(xiàn)也分別自組織面及設(shè)備面著手,導(dǎo)入工具機減碳國際標(biāo)準(zhǔn)。(攝影:陳念舜) |
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臺灣工具機暨零組件公會(TMBA)也在PMC輔導(dǎo)下,成立E委員會推動工具機綠色供應(yīng)鏈,自TMTS 2024臺灣國際工具機展開始辦理「工具機產(chǎn)業(yè)(金/銀質(zhì))節(jié)能標(biāo)章」評鑑,並陸續(xù)於2023、2024年推動工具機產(chǎn)業(yè)6大「產(chǎn)品類別原則(PCR)」,篩選出平均改善能耗30%以上的綠色工具機或零組件,以建議終端客戶參考選用;同時向政府、國營事業(yè)、大專院校及公共工程等採購單位,爭取汰舊換新為符合節(jié)能標(biāo)章認(rèn)證產(chǎn)品。
進(jìn)而期望整機廠「以大帶小」,帶動供應(yīng)鏈共同減碳;或是由零組/配件廠著手,協(xié)助整機廠節(jié)能減碳。TMBA也透過PCR概念分組,經(jīng)過不同專業(yè)領(lǐng)域的審查委員評鑑出金/銀質(zhì)標(biāo)章產(chǎn)品。其中銀色標(biāo)章以上產(chǎn)品皆通過高效節(jié)能改善設(shè)計,金色標(biāo)章產(chǎn)品更符合ISO國際標(biāo)準(zhǔn)改善成效或客戶驗證,節(jié)能效果相較前一代皆至少提升20%以上。

圖二 : 工具機產(chǎn)業(yè)也期望分別透過整機或是零組/配件廠「以大帶小」,促供應(yīng)鏈共同減碳。(攝影:陳念舜) |
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估計每臺符合ISO14955規(guī)範(fàn)的節(jié)能工具機切削單一工件時,可減少約2kwh能耗,乘以臺灣生產(chǎn)超過6萬臺新的節(jié)能工具機,等於減少排碳超過17萬噸二氧化碳當(dāng)量,可望外銷時減少碳關(guān)稅,以提升附加價值、增加出口競爭力。
展望2025年,TMBA除持續(xù)推動現(xiàn)有的綠色轉(zhuǎn)型工作外,也著手建立碳管理平臺,以終為始,將逐步落實PCR、輔以數(shù)位化工具帶動跨產(chǎn)業(yè)生態(tài)系發(fā)展,包含碳係數(shù)資料庫、碳足跡模組、匯出清冊模組等,對應(yīng)國內(nèi)外法規(guī)計算碳稅與碳費,協(xié)助會員廠商解決碳管理問題。

圖三 : TMBA自TMTS 2024開始辦理「工具機產(chǎn)業(yè)節(jié)能標(biāo)章」評鑑。(source:TMBA) |
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工業(yè)冷卻精準(zhǔn)控溫 減碳同時提升產(chǎn)品價值
屬於工具機關(guān)鍵零組件之一的工業(yè)冷卻器大廠哈伯精密工業(yè),也強調(diào)在如今極端氣候影響下,該如何克服溫度變化對加工設(shè)備的各方面影響,對於提高加工精度極為關(guān)鍵,也是哈伯在與國內(nèi)外對手劇烈競爭下,創(chuàng)造差異化的核心價值所在。
除了2024年已通過ISO 14955節(jié)能標(biāo)章認(rèn)證,哈伯也將在今年TIMTOS持續(xù)展出旗下HIG系列最新智慧節(jié)能DC變頻冷卻機,具備的特色功能包含高精度、智慧化、環(huán)保節(jié)能。
其中因為採取±0.1K高精度溫度控制,通過冷媒系統(tǒng)的溫度補償設(shè)計迴路微調(diào);再透過變頻的頻率變化,控制製冷系統(tǒng)的能力,將大幅降低餘冷餘熱,達(dá)到提升溫度平衡效率,快速穩(wěn)定控制冷卻液的波動,提高加工穩(wěn)定度。藉此冷卻工具機主軸,可減少對於刀具、線軌/螺桿磨耗,延長使用壽命與提升加工精度,針對難切削材也有對應(yīng)的解決方案。
同時依客戶控制器需求,透過智能遠(yuǎn)端監(jiān)控來蒐集壓力、溫度、流量、功率等大數(shù)據(jù),並通過多種傳輸介面RS485、MOBUS、EtherCAT、PROFINET,上傳雲(yún)端或工具機等指定位置分析,在遠(yuǎn)端螢?zāi)怀尸F(xiàn)單/多機加工狀態(tài)。將有助於減少訊息傳遞時間,提高客戶便利性,以掌握冷卻機的健康狀態(tài)、耗能並預(yù)測保養(yǎng)需求,快速提供市場服務(wù)。
工具機結(jié)合自動化設(shè)備 逐步簡化節(jié)能
此外,工具機大廠凱柏精機也自2016年起陸續(xù)投入智慧機械領(lǐng)域,從工廠可視化管理開始,提供一系列智慧製造工廠解決方案。但因為臺灣加工製造業(yè)畢竟較少能有大規(guī)模數(shù)量機臺的自動化工廠,更凸顯其對於小批量多樣化生產(chǎn)、彈性人機協(xié)作及複合加工應(yīng)用等自動化產(chǎn)線規(guī)劃需求將大幅增加。
且工具機若想儘快達(dá)成節(jié)能減碳收效,還是須從單機起步仰賴供應(yīng)鏈設(shè)備廠商,提供變頻節(jié)能系統(tǒng)較能立竿見影。凱柏因此分別在售前評估、交機安裝和售後支援方面,提供專業(yè)的應(yīng)用工程師和服務(wù)團(tuán)隊支持,提供可優(yōu)化ESG設(shè)備,確保客戶提高生產(chǎn)力並優(yōu)化投資成本。
包括從產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)階段開始規(guī)劃,凱柏便採取虛擬工具機設(shè)計開發(fā)技術(shù),建立伺服馬達(dá)控制模型,透過機電整合模擬技術(shù),優(yōu)化輕量化設(shè)計,減少試錯成本和資源浪費。同時結(jié)合結(jié)構(gòu)分析、穩(wěn)定性機電整合拓墣優(yōu)化設(shè)計技術(shù),使機臺能在結(jié)構(gòu)上與馬達(dá)等機電系統(tǒng)得到合理匹配,有效降低動件重量與需求馬達(dá)功率,達(dá)到節(jié)能及消除研發(fā)階段的浪費;並提升了機臺的動剛性與自然頻率,實現(xiàn)更精確和穩(wěn)定的加工能力,實現(xiàn)產(chǎn)品的高品質(zhì)和可靠性。
在製造階段,則利用精確設(shè)計和優(yōu)化過程減少生產(chǎn)材料浪費,提高資源利用率。並使用節(jié)能零配件,如伺服馬達(dá)油壓箱,相較傳統(tǒng)油壓箱節(jié)省約76%能源;整機模組化設(shè)計,增加更換配件升級與維修的彈性;降低馬達(dá)的傳動功率輸出,增加速度,減少耗能及碳排放,以迎戰(zhàn)未來製造的普遍形態(tài)。
等到出貨到了客戶端工廠加工使用時,凱柏還提供自主開發(fā)的「普羅米PRO ME」人機介面系統(tǒng),提供更多機臺資訊和管理協(xié)助,搭配與控制器廠商合作開發(fā)Digital twin事前模擬功能,讓客戶在辦公室即可了解工件於實際機臺上的加工動作及品質(zhì)。同時整合市售量測系統(tǒng),減少測試時間及材料浪費;進(jìn)而協(xié)同試用、驗證確認(rèn)生產(chǎn),避免因高價而影響End user採購意願,提升產(chǎn)品附加價值。

圖四 : 凱柏精機從工廠可視化管理開始,提供一系列智慧製造工廠解決方案。(攝影:陳念舜) |
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今年TIMTOS還將發(fā)表凱柏最新自主開發(fā)的產(chǎn)品,包括溫升補償系統(tǒng)、普羅米人機操作介面等,以數(shù)位工具及具有車銑複合功能的高值化工具機為主軸,實現(xiàn)多樣化連續(xù)加工需求;還將搭配機器人自動化上下料和線上快速量測設(shè)備的先進(jìn)自動化整合方案,滿足客戶不同規(guī)模的自動化需求,有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。