Produção de Veículos Elétricos: 3 Tendências Principais Moldando a Indústria Automotiva

A adoção em larga escala de veículos elétricos terá repercussões significativas para fornecedores automotivos: Eles devem mudar processos e tecnologia para atender às necessidades de mercado em mudança. Aqui estão três tendências que você precisa conhecer.

Talvez você tenha visto o anúncio recente da General Motors (GM), descrevendo como a presidente e CEO Mary Barra se comprometeu a tornar a empresa neutra em carbono em todas as suas instalações até 2040. Como parte deste movimento, a GM eliminará a produção de carros a gás e diesel e caminhões leves em favor de tecnologia de veículos elétricos a bateria (BEV) até 2035.

A fabricante de 112 anos também fornecerá "cubos de energia" de célula de combustível Hydrotec para o fabricante de equipamentos pesados Navistar e fez parceria com a Honda para comercializar células de combustível de hidrogênio como complemento a veículos movidos a bateria. O mais notável de tudo no anúncio da GM foi o apelo de Barra à indústria: "Encorajamos outros a seguir o exemplo e causar um impacto significativo em nossa indústria e na economia como um todo."

Não se engane – mesmo sem o apoio da GM, a transformação BEV já estava bem encaminhada. Seis meses antes do anúncio de Barra, a Allied Market Research previu que o mercado global de veículos elétricos alcançaria US$ 802 bilhões até 2027, uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 22,6 por cento e um aumento de cinco vezes do valor de mercado de 2019.

Ao mesmo tempo, a Tesla e uma frota de concorrentes iniciantes (muitos deles chineses) estão mudando a forma como carros são projetados, entregues e mantidos. O ciclo tradicional de desenvolvimento de dois anos da indústria automobilística está acelerando, dando lugar a atualizações de funcionalidade baseadas em nuvem e iterações rápidas de design que eram impensáveis.

"Elon Musk faz mudanças de engenharia na hora", diz Laurie Harbour, presidente e CEO da empresa de consultoria Harbour Results Inc., baseada em Southfield, Michigan.

"Em outras palavras, o Model Y que saiu em janeiro não é o Model Y que você pode comprar na loja hoje. Eles o melhoraram, de uma maneira não muito diferente de como a Apple envia atualizações regulares para o iPhone. Compare isso com a General Motors ou uma das outras Big Three – se alguém lá encontra uma oportunidade de melhoria, a empresa espera até o próximo ano do modelo para implementá-la. As pessoas da Tesla apenas melhoram seus produtos conforme vão."

A Tesla também está mudando a forma como faz carros. Um exemplo notável disso é o investimento do CEO Elon Musk em oito máquinas de fundição sob pressão Giga Press do Idra Group na Itália – as maiores do mundo – que a fabricante usará para produzir fundições de alumínio de peça única para o subcorpo do Model Y.

"Isso é um grande negócio", diz Harbour. "Haverá um grande componente de fundição sob pressão para a bandeja da bateria sob os assentos, e a área onde um compartimento do motor normalmente ficaria também será fundida. Dizem que a Tesla eliminará aproximadamente metade da funilaria com este investimento, junto com 1.000 ou mais peças estampadas por veículo. Trabalhadores da Tesla poderão trazer três componentes de fundição para a linha de produção principal, montá-los no trem de força, e colocar a carroceria por cima."

O que tudo isso significa para a indústria automotiva? Mais importante, o que significa para os fornecedores Tier que entregam milhões e milhões de componentes usinados e fabricados a cada ano para as montadoras? Em uma palavra: muito. Além de se equipar para uma série totalmente nova de veículos, estas oficinas devem se preparar para mudanças implacáveis e cada vez mais rápidas à medida que combustíveis fósseis dão lugar à energia elétrica e as montadoras continuam seu impulso por veículos cada vez mais inteligentes, leves (e frequentemente autônomos).

Aqui estão três partes do chão de fábrica que serão mais afetadas:

Tendência de Manufatura Nº 1: Ferramentas de Corte

Uma grande mudança virá na forma de materiais avançados. Sim, o alumínio continuará a desempenhar um papel chave em tornar carros mais leves, mas também haverá muito CFRP (plástico reforçado com fibra de carbono) e outros materiais compostos chegando à cena automotiva.

Infelizmente, estes materiais são tanto abrasivos quanto propensos a desfiar, lascar e delaminar. Como discutido em Como Melhorar o Tempo na Usinagem Automotiva da Better MRO, diamante policristalino (PCD) e as chamadas ferramentas de corte de diamante "veado" serão uma parte chave de ser competitivo com compostos à medida que seu uso aumenta. Essa história também mencionou o uso aumentado de ferro fundido grafítico compactado (CGI), aços inoxidáveis e ligas de aço de alta resistência como meio de reduzir o peso do veículo, todos os quais exigirão que oficinas de máquinas adotem ferramentas de metal duro, cerâmica ou nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN) específicos para o material. Fazer isso produzirá o menor custo por peça, mesmo que as ferramentas de corte em si sejam relativamente caras.

Tendência de Manufatura Nº 2: Máquinas-Ferramenta

As palavras "automotivo" e "alta produção" têm sido sinônimos há muito tempo, e veículos movidos a bateria ou não, isso provavelmente não mudará. Como resultado, máquinas de fuso múltiplo, linhas de transferência e células de estampagem e solda automatizadas continuarão a produzir a maior parte da maioria dos componentes automotivos de alto volume.

No entanto, quantidades de produção provavelmente cairão um pouco à medida que o uso de BEV aumenta e veículos com motores de combustão interna (ICE) gradualmente vão pelo caminho da gasolina a 50 centavos o galão, abrindo a porta para oficinas com tornos CNC estilo suíço sofisticados como descrito aqui.

Embora frequentemente associados à usinagem médica, estas máquinas-ferramenta flexíveis geralmente são equipadas com velocidades de fuso rápidas e estações generosas de ferramentas de corte e podem realizar múltiplas operações de usinagem simultaneamente. Isso as torna bem adequadas para os volumes mais altos comuns no espaço automotivo, especialmente quando seus donos investem em alimentadores de barra estilo magazine e detecção de quebra de ferramenta necessários para manufatura sem luzes.

Tendência de Manufatura Nº 3: Impressão 3D e Manufatura Aditiva

Embora longamente considerada uma tecnologia "apenas para protótipos", a impressão 3D está gradualmente se tornando um jogador no mercado de manufatura. A HP, por exemplo, anuncia suas impressoras Metal Jet e Multi Jet Fusion como capazes de produzir peças de alto volume e baixo custo em metal ou plástico, e até anuncia seu uso pela Volkswagen e outras montadoras.

Dito isso, um dos maiores benefícios da impressão 3D para muitos fabricantes – automotivos ou não – é sua capacidade de produzir rapidamente gabaritos de usinagem de baixo custo, fixadores de montagem, garras robóticas, matrizes de prensa dobradeira e outras ferramentas para o chão de fábrica. Isso é especialmente verdadeiro dada a ampla variedade de polímeros de grau de engenharia como compósitos reforçados com fibra, Ultem e PEEK. Estes e outros materiais dão aos engenheiros ampla latitude e extrema flexibilidade, não apenas para propósitos de ferramentaria, mas para o design de protótipos funcionais.

Manufatura aditiva (AM) também está crescendo em popularidade dentro da indústria de fundição, onde é usada para construir núcleos e moldes, bem como a impressão de inserts de metal para uso em moldes de injeção de plástico.

Dado o ritmo acelerado de mudança em todos os setores de manufatura, o automotivo entre eles, será mais importante do que nunca para oficinas de máquinas, fabricantes de chapas metálicas, fabricantes de eletrônicos e outros desenvolverem processos de manufatura rápidos e flexíveis.

Ferramentas estabelecidas de chão de fábrica como pré-ajuste offline, sondagem de máquina em processo e sistemas de fixação de ponto zero pavimentarão o caminho, seguidos pelo uso de simulação de software e gêmeo digital. Ambos ajudarão a simplificar a programação de máquinas e tarefas de engenharia, enquanto análises de máquina habilitadas para IIoT servirão para otimizar o uso de ferramentas de corte e tempo de atividade da máquina. Tudo está lá para ser aproveitado. Tudo que os fabricantes têm a fazer é entrar e dirigir.

Como Você Está se Preparando para a Adoção em Larga Escala de Veículos Elétricos?

A adoção em larga escala de veículos elétricos terá repercussões significativas para fornecedores automotivos.

As mudanças terão um grande impacto nos fornecedores da indústria que entregam milhões e milhões de componentes usinados e fabricados a cada ano para as montadoras.

Identificamos três partes do chão de fábrica que achamos que serão mais afetadas. Qual impactará seu negócio? Faça nossa pesquisa para compartilhar seus insights.

Qual das seguintes mudanças impactará sua oficina mais?

Que passos você está tomando para acelerar suas capacidades de produção de veículos elétricos? Compartilhe seus pensamentos e insights nos comentários abaixo.