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台灣製造的小齒輪,如何幫特斯拉解決「兩大問題」?答案藏在這項全球首創的技術裡

台灣製造的小齒輪,如何幫特斯拉解決「兩大問題」?答案藏在這項全球首創的技術裡

林信男

焦點新聞

Getty、記者林信男攝影

2021-04-29 15:32

透明玻璃容器中,擺著10顆不起眼的小齒輪,就直徑來看,這些齒輪,可能比火柴盒小汽車的車輪還小,但它們所影響的,卻是電動車門把的噪音程度,甚至連車門能否順暢開啟,都和這些小齒輪,脫不了關係。

被譽為「創新界奧斯卡獎」的愛迪生獎(Edison Awards),日前公布2021年獲獎名單,在全球400多項技術、產品中,代表台灣角逐該獎項的工業技術研究院、金屬工業研究發展中心(下稱金屬中心)等研究機構,以及商之器、輝能科技兩家廠商,共計奪下「1金1銀3銅」的成績,獲獎數居全球第2,僅次於美國。

 

本次金屬中心獲獎技術(銅獎)、全球首創的「連續式微型元件熱處理系統設備」,可針對高複雜結構或直徑2mm(毫米)以下的零組件,進行熱處理,生產出來的小齒輪硬度足、精度高,已透過與微小精密馬達齒輪箱業者祥儀合作,應用於特斯拉(Tesla)的電動門把中,在電動車產業前景看俏的當下,尤其引人矚目。

 

▲看似不起眼的小齒輪,卻是特斯拉改善開關門噪音問題的關鍵零組件。(圖:記者林信男攝,下同)

 

「降噪」、「延壽」標準高 精微零件熱處理至關重要

 

眾多特斯拉零組件中,一顆小小的齒輪,究竟有何重要性?據悉,特斯拉對於車門開啟時,所產生的噪音問題,相當重視,為了降低噪音,特斯拉對相關零組件的要求,幾乎可用「苛刻」來形容。

 

除了「降噪」之外,特斯拉方面也希望,能夠延長零組件的使用壽命;若想達成「降噪」、「延壽」兩項目標,應用在電動門把上的馬達,所採用的小齒輪,就扮演著關鍵角色。

 

齒輪精度越高,噪音程度相對越低。金屬中心精微成形研發處處理組副組長黃家宏解釋,在熱處理過程中,零件一定會產生變形,無論收縮或膨脹,都可能影響零件精度,而「連續式微型元件熱處理系統設備」的關鍵優勢,就是在從事熱處理時,「變形量可以非常低」。

 

零件變形量低、精度高,才可能改善噪音問題,延長其使用壽命。黃家宏強調,倘若零件熱處理做得不夠完善,恐導致零件壽命過短,「如果發生斷裂,車門就打不開。」

 

▲特斯拉車門遙控解鎖影片。(影片來源:特斯拉YouTube頻道)

 

新設備加持 零組件順利通過磨耗測試

 

藉由「連續式微型元件熱處理系統設備」輔助,祥儀交給特斯拉,進行磨耗測試的零組件,不僅通過了一般業界要求的2公斤荷重壽命測試,連「加碼」後的4公斤荷重壽命測試,也順利過關,從原先要求的5000小時,提升到1萬小時。

 

祥儀企業董事長蔡逢春表示,特斯拉對零組件的可靠度,要求極高,從祥儀和特斯拉搭上線,到通過量產測試,前後大概花了5年時間。

 

蔡逢春指出,在「連續式微型元件熱處理系統設備」問世前,「我們做微小精密馬達齒輪箱這一塊,幾乎找不到合乎需求的熱處理外包廠商。」

 

「你想想看,要做蛋炒飯,會只做『一口』(少量訂單)的量嗎?誰要幫你做?你去餐廳買蛋炒飯,他一定是算一盤、一鍋多少錢嘛!但,你就算跟他整個包下來,他也不敢跟你保證品質。」蔡逢春說。

 

▲圖為「連續式微型元件熱處理系統設備」模型,金屬中心工作人員藉此說明,從投料到回火一系列熱處理流程。

 

台灣傳產面臨挑戰:零件輕薄短小化 處理設備卻難尋

 

和蔡逢春認識多年的金屬中心精微成形研發處處長林崇田表示,零組件越來越輕薄短小,很多業者卻找不到合適的設備來處理,「2、3年前,他們(祥儀)來問我,有沒有相關技術和設備?雙方一拍即合。」

 

林崇田強調,「連續式微型元件熱處理系統設備」是全台首見,因此開發過程極為嚴謹,甚至還到日本去進行驗證。

 

談到「連續式微型元件熱處理系統設備」對產品的「加持」效果,蔡逢春笑著透露,這項設備對接單「當然有幫助」,且產製出的零組件,是應用在特斯拉的「高檔」車款。

 

金屬中心執行長林秋豐強調,祥儀採用「連續式微型元件熱處理系統設備」產製的零組件,是提供給特斯拉、BMW等國際大廠,足以證明這項設備的競爭力,希望未來可做到「產業擴散」,讓台灣製作精微零件的其他廠商,也能取得國際大廠訂單。

 

林崇田則提醒,零組件輕薄短小的趨勢,已成為台灣傳產面臨的問題之一,「加工製造的技術,是一個挑戰,再來就是(業者)找不到設備,若台灣想成為『亞洲高階製造中心』,這一塊,就很重要。」

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