Aproveitando Manufatura Aditiva para Produção Avançada de Veículos Elétricos

A popularidade de veículos elétricos (VEs) começou com o Toyota Prius, um veículo híbrido alimentado pela combinação de um motor de combustão interna e uma bateria de níquel-hidreto metálico. Desde a introdução do Prius, muitos veículos híbridos e elétricos a bateria (BEVs) entraram no mercado, e a adoção de veículos elétricos continua a aumentar ano a ano. Em 2020, 3,1 milhões de VEs foram vendidos e apenas em novembro de 2021, mais de 721.000 veículos plug-in foram vendidos, estabelecendo um recorde mensal de vendas e significando um interesse crescente em VEs — e não há sinal de essa tendência desacelerar.

A General Motors planeja eliminar carros movidos a gás — ou seja, veículos de motor de combustão interna (ICE) — e promete que sua frota inteira será composta por veículos de emissão zero até 2035. Da mesma forma, o Presidente Biden anunciou que a frota do governo será substituída por VEs, totalizando mais de 645.000 veículos, e emitiu uma ordem executiva com o objetivo de fazer com que metade de todos os carros novos vendidos em 2030 sejam elétricos. Além disso, a Bloomberg Markets prevê que mais de dois terços das vendas globais de carros serão elétricas até 2040, enquanto a Edison Electric estima que as vendas de VEs ultrapassarão 3,5 milhões anualmente até 2030.

Está claro que o futuro da indústria automotiva é elétrico, e agora é a hora para empresas começarem a desenvolver VEs. Acompanhar o mercado de produção automotiva pode ser complicado, mas usar manufatura aditiva pode simplificar o processo e ajudar fabricantes de equipamentos originais (OEMs) automotivos a prosperar à medida que entramos em um mundo cada vez mais elétrico.

Comparado a métodos de manufatura tradicionais, a manufatura aditiva permite componentes mais leves e maior personalização, enquanto também evita restrições de cadeia de suprimentos que têm sido obstáculos proeminentes de produção. Com volumes de produção relativamente baixos e uma demanda crescente mas incerta, fabricantes e fornecedores de VEs podem se beneficiar da flexibilidade, velocidade e acessibilidade que a manufatura aditiva oferece.

Benefícios da manufatura aditiva em veículos elétricos

A manufatura aditiva oferece várias vantagens para aqueles na indústria de VEs. Ao considerar a manufatura aditiva no ciclo de produção de VEs, você pode:

Projetar peças complexas, reduzir peso e estender vida da bateria

A indústria automotiva passou anos buscando várias opções de leveamento, pois menos peso significa maior eficiência de combustível. Em VEs, peças mais leves resultam em melhor vida da bateria, então fabricantes têm corrido para encontrar maneiras de tornar veículos mais leves sem sacrificar qualidade ou segurança.

Entre a manufatura aditiva. Não apenas a impressão 3D permite que engenheiros criem geometrias complexas e orgânicas usando menos material que técnicas de manufatura convencionais, mas também permite que eles consolidem várias peças em um único componente que requer pouca ou nenhuma montagem. O produto resultante é frequentemente mais leve que uma peça ajustada ou soldada e em muitas aplicações pode igualar peças manufaturadas tradicionalmente quando se trata de resistência. A capacidade da manufatura aditiva de criar peças complexas também pode ajudar quando se trata de maximizar espaço da bateria, já que designers são capazes de fabricar carcaças com paredes mais finas em formas complexas e empilháveis.

Usar uma variedade de materiais e alcançar melhor desempenho térmico

Embora a impressão 3D tenha reputação de ter uma seleção limitada de materiais compatíveis, o número de opções disponíveis cresceu significativamente nos últimos anos. Agora existem muitos que atendem especificações automotivas e podem ajudar a reduzir peso do veículo. Por exemplo, alguns materiais oferecem redução de 20% de peso comparado a tereftalato de polibutileno reforçado com fibra de vidro (PBT). Você pode até formular materiais de impressão 3D personalizados para alcançar propriedades mecânicas específicas se nenhuma opção existente atender suas necessidades.

Além disso, muitos materiais compatíveis com impressão 3D têm melhores capacidades térmicas que materiais de manufatura tradicionais, o que pode ajudar a prolongar a vida útil de baterias de VEs. Afinal, baterias de VEs são melhores mantidas em temperaturas amenas — 10°C é melhor para armazenamento, enquanto 25°C é ideal para carregamento e direção — mas manter essas temperaturas pode ser complicado ao usar componentes metálicos. Por outro lado, carcaças e trocadores de calor impressos em 3D dão aos engenheiros mais opções de materiais que podem ajudar a regular melhor as temperaturas das baterias.

Produzir corridas de baixo volume custo-efetivamente

Enquanto a injeção é ideal para produções de alto volume, pode ser cara e impraticável ao executar corridas de baixo volume devido ao custo de criar ferramental. A demanda por VEs está aumentando rapidamente, mas ainda não está perto do tamanho do mercado de veículos ICE tradicionais, então a custo-efetividade da manufatura aditiva em baixos volumes pode ajudar empresas a fazer os componentes que precisam a um custo por peça razoável.

Reduza seu tempo de mercado

Como a manufatura aditiva não requer ferramental, você pode acelerar seu cronograma de manufatura. Comparado a prazos de entrega de injeção, a manufatura aditiva oferece redução de prazo de entrega de até 50%, o que acelera o processo de iteração e produção final. Como resultado, empresas podem reduzir drasticamente tempos de desenvolvimento de veículos usando manufatura aditiva.

Personalize veículos facilmente

A falta de ferramental torna atualização de designs e fornecimento de opções de personalização mais fáceis e significativamente menos caras. Com manufatura aditiva, clientes podem personalizar facilmente tudo, desde emblemas até suportes, sem aumentar significativamente custos ou tempos de produção.

Evite restrições de cadeia de suprimentos

Seguir métodos de manufatura tradicionais frequentemente significa ficar preso em problemas de cadeia de suprimentos — especialmente com recentes problemas globais de cadeia de suprimentos. A manufatura aditiva permite que empresas pulem muitos desses gargalos potenciais, pois empresas podem fabricar peças onde quer que elas ou seus parceiros de manufatura tenham impressoras 3D. Em vez de esperar por canais tradicionais de produção e envio, elas podem projetar e imprimir peças sob demanda de qualquer lugar.

Aplicações comuns de manufatura aditiva na produção de VEs

Muitas indústrias usam manufatura aditiva em prototipagem devido à sua velocidade e acessibilidade, e a indústria de VEs não é diferente. Além disso, empresas usam manufatura aditiva para criar custo-efetivamente gabaritos, dispositivos de fixação e outras ferramentas necessárias para processos de manufatura e prototipagem.

Quando se trata de peças de uso final, empresas usam tecnologia de impressão 3D para criar tudo, desde caixas de bateria até molduras de iluminação. Invólucros, acabamentos, clipes, emblemas, suportes, bem como roteamento de ar, fluido e fiação podem ser impressos em 3D. Algumas empresas estão imprimindo portas de carregamento, tampas de plugue, cinemática HVAC, suportes e tampas.

Impressão 3D é cada vez mais popular quando se trata de conectores elétricos, pois eles são frequentemente pequenos e requerem precisão extrema, o que pode aumentar o custo de injeção de plástico tradicional. No futuro, pode até ser possível imprimir baterias de VEs em escala.

Fabricando componentes de VEs com a Fast Radius

A manufatura aditiva oferece aos fabricantes de VEs muitos benefícios, e é provável que seja o futuro da indústria automotiva. No entanto, mudar de técnicas de manufatura tradicionais para manufatura aditiva não será necessariamente fácil para toda organização.

É aí que trabalhar com um parceiro de manufatura experiente entra. Na Fast Radius, somos especialistas em manufatura aditiva. Quando você trabalha conosco, ajudaremos a garantir que suas peças 3D estejam prontas para produção — e você também pode usar nossas ferramentas online para explorar opções de design, material e produção ou iniciar uma cotação. Pronto para começar? Crie uma conta para fazer upload dos designs das suas peças ou entre em contato conosco hoje!

Para saber mais sobre o custo de impressão 3D, o que esperar durante o processo de manufatura aditiva e muito mais, confira nosso centro de recursos.