Top 5 Tendências da Fabricação Automotiva Impulsionando a Inovação Hoje

Por Shant Alexanian, Gerente de Conta Chave, Fast Radius

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

Pegue a demanda por veículos elétricos, por exemplo. Agora, a demanda do mercado supera a capacidade da indústria automotiva de fornecer veículos elétricos a um preço acessível para consumidores, em parte porque fabricantes de baterias estão começando a atingir os limites do que é possível com as tecnologias atuais.

No entanto, novos designs 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 custo-efetivas de fabricar. Embora apenas um exemplo, desenvolvimentos em tecnologia de trem de força são evidência de um movimento maior acontecendo em todo o setor de fabricação automotiva — um definido por um foco aumentado em eficiência de custo e combustível, sustentabilidade e personalização. Aqui estão algumas das principais tendências da indústria automotiva de 2020.

1. Materiais leves e eficientes em combustível

Muitos componentes automotivos têm sido tradicionalmente fabricados a partir de ligas de ferro e aço, ambas fortes, mas materiais pesados. No entanto, desenvolvimentos em tecnologias de fabricação permitiram que empresas automotivas substituíssem esses componentes metálicos por um novo conjunto de materiais — incluindo alumínio, magnésio, plásticos de alto desempenho, fibra de carbono e outros compósitos, e mais — que são significativamente mais leves e oferecem resistência e rigidez comparáveis. 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), incorporar materiais leves 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 dos quais os fabricantes demonstraram. Quando a Ford apresentou a picape F-150 toda em alumínio em 2015, o veículo provou ser significativamente mais leve que seus equivalentes em aço no mercado, dando ao caminhão a melhor economia de combustível da categoria.

Materiais leves tornam-se especialmente importantes à medida que o setor automotivo muda em direção a maior eletrificação, pois permitem que carros carreguem sistemas mais avançados de segurança, eletrônica e emissões 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 apenas 25% dos veículos leves forem feitos com componentes leves e motores de alta eficiência. Aumentar a eficiência de combustível também estende a autonomia de veículos elétricos.

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

No entanto, como a produção de fibra de carbono requer métodos de fabricação extremamente precisos, é um material intensivo em mão de obra e caro. Embora grande parte da demanda atual por fibra de carbono venha dos setores aeroespacial e de energia, mais fibra de carbono provavelmente será incorporada em designs automotivos, especialmente à medida que processos de fabricação se tornem mais avançados e custo-efetivos.

2. Automação e carros autônomos

Automação é outra tendência chave na fabricação automotiva. Aproveitando o poder e eficiência de inteligência artificial, aprendizado de máquina e tecnologia Internet das Coisas (IoT), empresas automotivas estão melhorando tanto a segurança quanto a eficiência de seus veículos.

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

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

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

3. Veículos elétricos

Embora veículos elétricos tenham sido anteriormente limitados por sua autonomia e custos de produção caros, baterias de cátodo de íon-lítio de ponta tornaram-se mais poderosas e mais econômicas de produzir nos últimos anos. Na verdade, veículos elétricos podem ser mais baratos de fabricar que seus equivalentes a gasolina já em 2022. Preços de baterias caíram 80% entre 2010 e 2019, e espera-se que caiam mais 45% no próximo ano.

A Tesla é um dos nomes líderes na fabricação automotiva elétrica, em parte devido ao compromisso contínuo da empresa em expandir os limites do que as tecnologias de bateria podem fazer. O desejo por baterias duráveis e de maior autonomia levou a empresa a mudar de baterias de íon-lítio para as feitas com fosfato de ferro-lítio. A mudança na química torna as baterias mais baratas de produzir, estende a autonomia entre cargas para mais de 400 milhas e pode aumentar o ciclo de vida da bateria para 1 milhão de milhas. Não apenas isso, baterias de fosfato de ferro são mais seguras e podem ser aposentadas em ciclos de vida secundários ou terciários como armazenamento de energia.

Outro jogador chave na interseção dos setores de veículos autônomos e elétricos é a Waymo, uma subsidiária da empresa-mãe do Google que recentemente fez parceria com a Volvo para produzir uma frota de carros de carona compartilhada que são tanto sem motorista quanto elétricos. Esses carros terão autonomia de Nível 4, significando que poderão pilotar-se na maioria das situações sem entrada do usuário (conforme o sistema de classificação padronizado da Sociedade de Engenheiros Automotivos, Nível 0 indica nenhuma autonomia e Nível 5 indica autonomia total). Esses fatores todos contribuem para tornar a indústria de fabricação automotiva mais sustentável, mudando fontes de energia de combustíveis fósseis para baterias elétricas cada vez mais eficientes.

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

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

A tecnologia aditiva pode ajudar a simplificar design e produção também. Por exemplo, muitos componentes (como dutos de admissão de ar) que anteriormente tinham que 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 únicas que economizam significativamente mais espaço dentro de painéis e revestimentos do que componentes produzidos via métodos tradicionais.

A Ford foi uma das primeiras fabricantes automotivas a aproveitar o poder transformador da tecnologia aditiva. No design do Shelby GT500 2020, a empresa usou processos de manufatura aditiva para testar mais de 10 designs diferentes para um componente de peça específico simultaneamente. Isso permitiu que a Ford criasse o que foi chamado de "Mustang mais aerodinamicamente avançado até hoje".

A flexibilidade da manufatura aditiva sob demanda também ajuda a mitigar 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 legados usando impressão 3D. A versatilidade da tecnologia significa que é altamente provável que cada vez mais componentes automotivos serão 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, até dois em cada três pessoas dizem que é um fator importante ao escolher um novo veículo.

Tecnologias aditivas não apenas permitem que fabricantes de carros especiais produzam carros únicos em volumes extremamente baixos de forma mais eficaz, mas também permitem que fabricantes não de luxo ofereçam opções de personalização custo-efetivas para seus veículos.

Mini e Ferrari são duas empresas que agora permitem que compradores personalizem tudo, desde a cor do painel externo do carro até detalhes granulares como iluminação LED e painéis individualizados. Fabricantes podem aproveitar os benefícios da fabricação sob demanda para atender de forma eficiente e econômica aos desafios levantados pela personalização. Em vez de produzir peças em massa, como modelos tradicionais de fabricação suportam, a fabricação sob demanda adapta precisamente a produção à demanda através de agilidade operacional.

Fabricando um futuro mais autônomo e sustentável

Em última análise, essas tendências refletem um interesse generalizado do consumidor em produtos que são 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 capazes de aproveitar novas inovações tecnológicas para atender de forma mais eficiente e eficaz às demandas de seus clientes. Tecnologias inteligentes, automação, eletrificação e personalização são todas tendências que continuarão a moldar como a indústria automotiva evolui.

A plataforma de fabricação digital sob demanda da Fast Radius nos permite fornecer suporte ponta a ponta a cada um de nossos clientes durante cada etapa da produção. Nossas equipes de design garantem que designs de peças sejam otimizados para fabricabilidade, 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 um pedido.