5 tendências principais que moldam o setor de fabricação automotiva hoje

Por Shant Alexanian, Key Account Manager, Fast Radius

Um dos maiores desafios enfrentados pela indústria automotiva é a busca constante por tecnologias que permitam aos engenheiros produzir peças mais leves, com maior resistência e menor custo. Isso levou muitos fabricantes a buscar novos materiais e métodos inovadores que lhes permitam atender de forma mais eficaz às mudanças nas demandas dos consumidores e da indústria.

Veja a demanda por veículos elétricos, por exemplo. No momento, a demanda do mercado supera a capacidade da indústria automotiva de fornecer veículos elétricos a um preço acessível para os consumidores, em parte porque os fabricantes de baterias estão começando a atingir os limites do que é possível com as tecnologias atuais.

No entanto, novos projetos em tecnologia de trem de força – o sistema que converte energia da bateria em energia CA para o motor – incluem tecnologias de semicondutores de Carbeto de Silício (SiC), que aumentam a eficiência das baterias enquanto as tornam mais econômicas para fabricar. Embora seja apenas um exemplo, os desenvolvimentos na tecnologia do trem de força são evidências de um movimento maior acontecendo em todo o setor de fabricação automotiva – definido por um foco maior em custo e eficiência de combustível, sustentabilidade e personalização. Aqui estão algumas das principais tendências da indústria automotiva de 2020.

1. Materiais leves e com baixo consumo de combustível

Muitos componentes automotivos são tradicionalmente fabricados a partir de ligas de ferro e aço, ambos materiais fortes, mas pesados. No entanto, os desenvolvimentos nas tecnologias de fabricação permitiram que as empresas automotivas substituíssem esses componentes metálicos por um novo conjunto de materiais - incluindo alumínio, magnésio, plásticos de alto desempenho, fibra de carbono e outros compostos e muito mais - que são significativamente mais leves e oferecem resistência e resistência comparáveis. rigidez. Isso permite que os fabricantes atendam às demandas dos consumidores e aos padrões federais de economia de combustível cada vez mais rigorosos.

De acordo com o Departamento de Energia dos EUA (DOE), a incorporação de materiais leves e inovadores no design automotivo pode reduzir o peso do chassi em até 50%, e cada redução de 10% no peso pode aumentar a eficiência de combustível em até 8% — os benefícios que os fabricantes demonstraram. Quando a Ford lançou a picape F-150 toda em alumínio em 2015, o veículo provou ser significativamente mais leve do que os equivalentes de aço no mercado, proporcionando ao caminhão a melhor economia de combustível da categoria.

Materiais leves tornam-se especialmente importantes à medida que o setor automotivo muda para o aumento da eletrificação, pois permitem que os carros carreguem sistemas de segurança, eletrônicos e emissões mais avançados sem aumentar a massa do veículo. De acordo com o DOE, os consumidores poderiam economizar 5 bilhões de galões de combustível ou mais por ano até 2030 se até 25% dos veículos leves fossem feitos com componentes leves e motores de alta eficiência. O aumento da eficiência de combustível também amplia a gama de veículos elétricos.

A fibra de carbono é um material cuja resistência e rigidez são atraentes para os fabricantes. Isso porque permite que os engenheiros criem peças com massa significativamente menor, mas com características de desempenho equivalentes a componentes feitos de metais leves e outros materiais compostos.

No entanto, como a produção de fibra de carbono requer métodos de fabricação extremamente precisos, é um material trabalhoso e caro. Embora grande parte da demanda atual por fibra de carbono venha dos setores aeroespacial e de energia, é provável que mais fibra de carbono seja incorporada aos projetos automotivos, especialmente à medida que os processos de fabricação se tornam mais avançados e econômicos.

2. Automação e carros autônomos

A automação é outra tendência importante da fabricação automotiva. Ao alavancar o poder e a eficiência da inteligência artificial, aprendizado de máquina e tecnologia da Internet das Coisas (IoT), as empresas automotivas estão melhorando a segurança e a eficiência de seus veículos.

As tecnologias de IoT, em particular, estão prontas para transformar o setor automotivo. Carros autônomos podem ter parecido uma impossibilidade, mas os fabricantes hoje estão criando carros inteligentes que atualizam seus algoritmos de direção com base em dados em tempo real capturados por outros carros autônomos.

Esses dados são carregados em um sistema em nuvem, analisados ​​e redistribuídos para melhorar as funções automatizadas de toda a frota de veículos. Isso também permite que os carros usem sistemas complexos de câmeras de alta potência, lasers e sensores remotos para fornecer controle de cruzeiro adaptativo ou detectar saídas de pista, melhorando assim a segurança dos passageiros.

Além disso, a pandemia do COVID-19 também destacou alguns dos benefícios potenciais dos veículos autônomos – especificamente sua capacidade de entregar mantimentos, medicamentos e outros itens sem a necessidade de interação pessoa a pessoa que poderia arriscar a exposição.

3. Veículos elétricos

Embora os veículos elétricos tenham sido anteriormente limitados por seu alcance e custos de produção caros, as baterias de cátodo de íon de lítio de ponta se tornaram mais poderosas e mais econômicas de produzir nos últimos anos. Na verdade, os veículos elétricos podem ser mais baratos de fabricar do que os movidos a gás já em 2022. Os preços das baterias diminuíram 80% entre 2010 e 2019 e devem cair mais 45% no próximo ano.

A Tesla é um dos principais nomes na fabricação de automóveis elétricos, em parte devido ao compromisso contínuo da empresa em ultrapassar os limites do que as tecnologias de bateria podem fazer. O desejo por baterias duráveis ​​e de maior alcance levou a empresa a mudar de baterias de íon de lítio para baterias feitas com fosfato de ferro-lítio. A mudança na química torna as baterias mais baratas de produzir, estende os intervalos de condução entre as cargas para mais de 400 milhas e pode aumentar o ciclo de vida da bateria para 1 milhão de milhas. Além disso, as baterias de fosfato de ferro são mais seguras e podem ser retiradas em ciclos de vida secundários ou terciários como armazenamento de energia.

Outro participante importante na interseção dos setores de veículos autônomos e elétricos é a Waymo, uma subsidiária da empresa controladora do Google que recentemente fez parceria com a Volvo para produzir uma frota de carros de compartilhamento de carros sem motorista e elétricos. Esses carros terão autonomia de nível 4, o que significa que eles poderão pilotar sozinhos na maioria das situações sem a entrada do usuário (de acordo com o sistema de classificação padronizado da Society of Automotive Engineers, o nível 0 indica nenhuma autonomia e o nível 5 indica autonomia total). Todos os fatores contribuem para tornar a indústria automotiva mais sustentável, mudando as fontes de energia de combustíveis fósseis para baterias elétricas cada vez mais eficientes.

4. Usando a manufatura aditiva para tornar o impossível com a impressão 3D

Embora os métodos de manufatura aditiva estejam ajudando muitas empresas automotivas a produzir carros com melhor desempenho com mais eficiência, todo o potencial da tecnologia ainda é amplamente inexplorado. A impressão 3D é amplamente usada para prototipagem rápida, mas os desenvolvimentos em tecnologias aditivas agora permitem que os fabricantes imprimam em 3D ferramentas de produção e peças de uso final.

A tecnologia aditiva também pode ajudar a otimizar o design e a produção. Por exemplo, muitos componentes (como dutos de entrada de ar) que anteriormente precisavam ser moldados separadamente e depois soldados juntos agora podem ser produzidos aditivamente em um processo de uma etapa. Tecnologias aditivas também podem ser usadas para criar geometrias exclusivas que economizam significativamente mais espaço dentro de painéis e painéis do que componentes produzidos por métodos tradicionais.

A Ford foi um dos primeiros fabricantes automotivos a explorar o poder transformador da tecnologia aditiva. Ao projetar o Shelby GT500 2020, a empresa usou processos de manufatura aditiva para testar simultaneamente mais de 10 projetos diferentes para um componente específico. Isso permitiu que a Ford criasse o que foi chamado de “o Mustang mais aerodinamicamente avançado até hoje”.

A flexibilidade da manufatura aditiva sob demanda também ajuda a mitigar os potenciais desafios da cadeia de suprimentos da indústria automotiva – a Porsche, por exemplo, agora produz componentes raros ou de baixo volume para seus modelos de carros antigos usando impressão 3D. A versatilidade da tecnologia significa que é altamente provável que mais e mais componentes automotivos sejam produzidos através de métodos inovadores do que nunca.

5. Personalização em massa

Outra tendência emergente da indústria automotiva é a personalização em massa, que reflete uma tendência global maior em direção à personalização. Hoje, duas em cada três pessoas dizem que é um fator importante na escolha de um novo veículo.

As tecnologias aditivas não apenas permitem que os fabricantes de automóveis especiais produzam carros exclusivos em volumes extremamente baixos com mais eficiência, mas também permitem que os fabricantes não luxuosos ofereçam opções de personalização econômicas para seus veículos.

A Mini e a Ferrari são duas empresas que agora permitem que os compradores personalizem tudo, desde a cor do painel externo do carro até detalhes granulares, como iluminação em LED e painéis individualizados. Os fabricantes podem aproveitar os benefícios da fabricação sob demanda para enfrentar com eficiência e economia os desafios levantados pela personalização. Em vez de produzir peças em massa, como os modelos tradicionais de fabricação suportam, a fabricação sob demanda adapta precisamente a produção à demanda por meio da agilidade operacional.

Fabricando um futuro mais autônomo e sustentável

Em última análise, essas tendências refletem um interesse generalizado do consumidor em produtos de alta qualidade, eficientes, sustentáveis ​​e adaptados às suas necessidades específicas. Os fabricantes automotivos mais bem posicionados para ter sucesso nos próximos anos são aqueles que são capazes de alavancar novas inovações tecnológicas para atender com mais eficiência e eficácia às demandas de seus clientes. Tecnologias inteligentes, automação, eletrificação e personalização são tendências que continuarão a moldar a evolução da indústria automotiva.

A plataforma de fabricação digital sob demanda da Fast Radius nos permite fornecer suporte de ponta a ponta a cada um de nossos clientes durante todas as etapas da produção. Nossas equipes de projeto garantem que os projetos das peças sejam otimizados para fabricação, e nossos engenheiros ajudam a determinar os métodos e processos mais eficientes para produzir componentes de qualidade superior. Entre em contato conosco hoje para saber mais ou para começar a fazer um pedido.