モーター製造業界はどのようにしてカーボンニュートラルを実現し、炭素排出量を削減し、業界の持続可能な発展を達成しているのでしょうか?

モーター製造業界における年間金属生産量の 25% は最終的に製品にはならず、サプライチェーンを通じて廃棄されているという事実、モーター業界の金属成形技術には金属廃棄物を削減する大きな可能性があるという事実があります。冶金産業が環境に与える主な影響は、明らかに、高度に最適化された鉱石からの金属の最初の生産に起因しています。最大の生産量を実現するように調整された下流の金属成形プロセスは、非常に無駄であることが判明しました。おそらく毎年世界で生産される金属の約半分は不要であり、金属生産の4分の1は製品に到達せず、打ち抜きまたは深絞りの後に切り取られます。

高強度金属の設計または加工

サーボプレスや制御圧延などの高度な機械加工を使用することで、材料のロスを削減し、より高強度の部品を製造できます。また、ホットスタンピングにより、部品への高強度金属の適用範囲が拡大します。。伝統的複雑な形状を形成する板金、高度な冷間鍛造により、より困難な形状を形成することで材料の無駄を削減し、パフォーマンスを向上させ、機械加工要件を削減します。金属材料のヤング率は基本的に化学組成によって決まり、根本的にはほとんど変化せず、組成および熱機械的側面における革新的な処理により金属の強度が大幅に向上します。将来的には、機械加工プロセスが進化し続けるにつれて、コンポーネントの設計が改善され、剛性を高めながら強度も向上することが可能になります。金属成形 (製造) エンジニアが高剛性、高強度、低コストの部品を実現するためのコンポーネント設計者と協力して、より軽量で強力な製品の形状と構造を設計し、材料科学者と協力して、より強力で強力な経済的な金属を開発します。

板金サプライチェーンにおける歩留り損失を削減

現在、モーター製造ではブランキングおよびスタンピングスクラップが主に使用されています。平均してシートの約半分が自動車産業に送られ、業界平均歩留まりは 56%、ベストプラクティスは約 70% です。加工に関与しない材料の損失は、たとえばコイルに沿って異なる形状を入れ子にすることによって比較的簡単に削減できますが、これは他の業界ではすでに一般的に行われています。深絞り加工中の無駄なストリップに関連するスタンピング損失は完全には排除されない可能性がありますが、将来的には減少する可能性があります。複動プレスの使用は、部品を正味の形状に成形するための代替方法に置き換えられています。回転によって軸対称の部品を作成する可能性があります。この技術的機会は十分に研究されておらず、スタンピングの不良率を引き続き低減する必要があります。技術、製品、プロセス設計の損失。

過剰なデザインを避ける

鉄鋼および鉄骨フレームで構築されたモーター製造では、鋼材が最大 50% 過剰に使用されることが多く、鋼材コストは低く、人件費は高くなります。モーター製造の最も安価な方法は、多くの場合、必要な設計コストと製造コストを回避するために追加の鋼材を使用することです。使用します。多くのモーター プロジェクトでは、モーターの寿命全体にわたってどのような負荷がかかるかがわかりません。そのため、実際にはそのような可能性が存在しない場合でも、非常に保守的な設計を採用し、考えられる最大の負荷に合わせて設計します。将来の工学教育では、過度の使用を減らすために公差と寸法に関するトレーニングをさらに提供することができ、部品の製造で生じる特性をより深く理解することで、そのような過度の使用を回避することができます。

粉末ベースのプロセス (焼結、熱間静水圧プレス、または 3D プリンティング) は、多くの場合、エネルギーと材料の使用量の点で非効率的です。部品全体の作成に慣れている場合は、局所的な細部の粉末プロセスと従来の金属成形プロセスを組み合わせることで、全体的なエネルギー効率と材料効率がある程度向上し、複合ポリマーと金属粉末射出成形により効率が向上する可能性があります。ステーター/ローターに必要な金属の約 3 分の 1 を節約できるカスタムの軟磁性複合材料 (SMC) を熱間圧延する取り組みは、技術的に有望であることが示されましたが、商業的な関心を生み出すには至りませんでした。ステーター/ローター用の冷間圧延シートはすでに安価であり、コストの差がほとんどなく、特殊な場合には適さない可能性があるため、顧客は興味を持っていないため、モーター業界はイノベーションに興味がありません。

交換する前に製品をより長く使用できるようにする

ほとんどの製品は「壊れる」前に交換され、長持ちします。イノベーションの原動力は、材料寿命の最適化に注力する企業によってすべての金属が開発および維持される新しいビジネス モデルに依存しています。

金属スクラップのリサイクルの改善

従来の溶融リサイクルは金属組成の制御に依存しており、鉄鋼リサイクルにおける銅汚染、または混合鋳造および鍛造リサイクルにおける合金化により、スクラップから作られる金属の価値が低下する可能性があります。さまざまな金属スクラップの流れを識別、分離、分別するための新しい方法は、かなりの価値を加えることができます。アルミニウム（および場合によっては他の非鉄金属も）は、固体結合によって溶融することなくリサイクルされる可能性があり、洗浄された押出アルミニウムチップは、バージン材料および固体リサイクルと同等の特性を有する可能性があり、効率的であると考えられます。現在、押出成形以外の加工により表面亀裂の問題が発生する可能性がありますが、これは将来のプロセス開発で対処できる可能性があります。スクラップ市場は現在、スクラップの正確な組成をほとんど認識せず、その代わりに発生源ごとに評価しています。将来のリサイクル市場は、リサイクルのためのエネルギーの節約とより分別された廃棄物の流れを作り出すことで、より価値のあるものになる可能性があります。新しい材料の製造からの排出がどのように影響するか（物質化された排出）、さまざまな方法で製造された製品を使用する場合の影響と対比する（使用段階の排出）、製品設計は製造技術の開発と金属スクラップのリサイクルを組み合わせることで材料の改善を促進できます。有効活用、再利用。

結論は

新しい柔軟なプロセスに慣れることでオーバーエンジニアリングを相殺できますが、材料節約プロセスを商業的に導入するインセンティブは現在弱く、上流で低価値の効果をもたらすための世界的に受け入れられたメカニズムはありません。しかし、高排出プロセスから下流の高価値低排出プロセスまでを行うと、効率向上のためのビジネスケースを作成することが困難になります。現在のインセンティブでは、材料サプライヤーは売上の最大化を目指しており、製造サプライチェーンは主に材料費ではなく人件費の削減を目指しています。資産コストが高い金属の処分は、確立された慣行の長期的な固定化をもたらし、大幅なコスト削減がもたらされない限り、顧客やエンドユーザーは材料節約を推進するインセンティブがほとんどありません。世界的な二酸化炭素排出量削減の必要性が高まるにつれ、モーター製造業界は、より少ない新製品により多くの価値のある材料を追加するというプレッシャーが増大することになるが、モーター製造業界はすでにイノベーションの大きな可能性を実証している。