5 tendencias principales que dan forma al sector de fabricación de automóviles en la actualidad

Por Shant Alexanian, gerente de cuentas clave, Fast Radius

Uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria de fabricación automotriz es el impulso constante de tecnologías que permitan a los ingenieros producir piezas que sean más livianas, más resistentes y de menor costo. Esto ha llevado a muchos fabricantes a buscar nuevos materiales y métodos innovadores que les permitan satisfacer de manera más efectiva las demandas cambiantes de los consumidores y la industria.

Tome la demanda de vehículos eléctricos, por ejemplo. En este momento, la demanda del mercado supera la capacidad de la industria automotriz para proporcionar vehículos eléctricos a un precio accesible para los consumidores, en parte porque los fabricantes de baterías están comenzando a alcanzar los límites de lo que es posible con las tecnologías actuales.

Sin embargo, los nuevos diseños en tecnología de tren motriz, el sistema que convierte la energía de la batería en energía de CA para el motor, incluyen tecnologías de semiconductores de carburo de silicio (SiC), que aumentan la eficiencia de las baterías y hacen que su fabricación sea más rentable. Si bien es solo un ejemplo, los desarrollos en la tecnología del tren motriz son evidencia de un movimiento más grande que está ocurriendo en el sector de fabricación automotriz, uno definido por un mayor enfoque en la eficiencia de costos y combustible, la sostenibilidad y la personalización. Estas son algunas de las principales tendencias de la industria automotriz de 2020.

1. Materiales ligeros y de bajo consumo

Muchos componentes de automóviles se han fabricado tradicionalmente a partir de aleaciones de hierro y acero, los cuales son materiales fuertes pero pesados. Sin embargo, los avances en las tecnologías de fabricación han permitido a las empresas automotrices reemplazar estos componentes metálicos con un nuevo conjunto de materiales, que incluyen aluminio, magnesio, plásticos de alto rendimiento, fibra de carbono y otros compuestos, entre otros, que son significativamente más livianos y ofrecen una resistencia y resistencia comparables. rigidez. Esto permite a los fabricantes satisfacer las demandas de los consumidores y los estándares federales de economía de combustible cada vez más estrictos.

Según el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), la incorporación de materiales innovadores y livianos en el diseño automotriz puede reducir el peso del chasis hasta en un 50 %, y cada 10 % de reducción en el peso puede aumentar la eficiencia del combustible hasta en un 8 %:cuyos beneficios han demostrado los fabricantes. Cuando Ford presentó la camioneta F-150 totalmente de aluminio en 2015, el vehículo demostró ser significativamente más liviano que sus contrapartes de acero en el mercado, lo que le dio a la camioneta la mejor economía de combustible en su clase.

Los materiales livianos se vuelven especialmente importantes a medida que el sector automotriz cambia hacia una mayor electrificación, ya que permiten que los automóviles lleven sistemas de emisiones, electrónicos y de seguridad más avanzados sin aumentar la masa del vehículo. Según el DOE, los consumidores podrían ahorrar 5 mil millones de galones de combustible o más por año para el 2030 si el 25 % de los vehículos livianos se fabricaran con componentes livianos y motores de alta eficiencia. El aumento de la eficiencia del combustible también amplía la gama de vehículos eléctricos.

La fibra de carbono es un material cuya resistencia y rigidez son atractivas para los fabricantes. Esto se debe a que permite a los ingenieros crear piezas con una masa significativamente menor pero con características de rendimiento equivalentes a las de los componentes fabricados con metales ligeros y otros materiales compuestos.

Sin embargo, debido a que la producción de fibra de carbono requiere métodos de fabricación extremadamente precisos, es un material costoso y que requiere mucha mano de obra. Si bien gran parte de la demanda actual de fibra de carbono proviene de los sectores aeroespacial y energético, es probable que se incorpore más fibra de carbono en los diseños de automóviles, especialmente a medida que los procesos de fabricación se vuelven más avanzados y rentables.

2. Automatización y coches autónomos

La automatización es otra tendencia clave en la fabricación de automóviles. Al aprovechar el poder y la eficiencia de la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y la tecnología de Internet de las cosas (IoT), las empresas automotrices están mejorando tanto la seguridad como la eficiencia de sus vehículos.

Las tecnologías IoT en particular están preparadas para transformar el sector automotriz. Los autos sin conductor alguna vez parecieron imposibles, pero hoy en día los fabricantes están creando autos inteligentes que actualizan sus algoritmos de conducción en función de los datos en tiempo real capturados por otros autos autónomos.

Estos datos se cargan en un sistema en la nube, se analizan y redistribuyen para mejorar las funciones automatizadas de toda la flota de vehículos. Esto también permite que los automóviles utilicen sistemas complejos de cámaras, láseres y sensores remotos de alta potencia para proporcionar control de crucero adaptativo o detectar salidas de carril, mejorando así la seguridad de los pasajeros.

Además, la pandemia de COVID-19 también ha resaltado algunos de los beneficios potenciales de los vehículos autónomos, específicamente su capacidad para entregar comestibles, medicamentos y otros artículos sin la necesidad de una interacción persona a persona que podría poner en riesgo la exposición.

3. Vehículos eléctricos

Mientras que los vehículos eléctricos se han visto limitados anteriormente por su autonomía y sus elevados costes de producción, las baterías de cátodo de iones de litio de última generación se han vuelto más potentes y más económicas de producir en los últimos años. De hecho, los vehículos eléctricos pueden ser menos costosos de fabricar que sus contrapartes a gasolina a partir de 2022. Los precios de las baterías disminuyeron un 80 % entre 2010 y 2019, y se prevé que bajen un 45 % adicional el próximo año.

Tesla es uno de los nombres líderes en la fabricación de automóviles eléctricos, en parte debido al compromiso continuo de la compañía de ampliar los límites de lo que pueden hacer las tecnologías de baterías. El deseo de baterías duraderas y de mayor alcance ha llevado a la empresa a cambiar las baterías de iones de litio por las fabricadas con fosfato de hierro y litio. El cambio en la química hace que las baterías sean más baratas de producir, extiende los rangos de conducción entre cargas a más de 400 millas y puede aumentar el ciclo de vida de la batería a 1 millón de millas. No solo eso, las baterías de fosfato de hierro son más seguras y pueden retirarse a ciclos de vida secundarios o terciarios como almacenamiento de energía.

Otro jugador clave en la intersección de los sectores de vehículos autónomos y eléctricos es Waymo, una subsidiaria de la empresa matriz de Google que recientemente se asoció con Volvo para producir una flota de autos compartidos que son eléctricos y sin conductor. Estos autos tendrán una autonomía de nivel 4, lo que significa que podrán conducirse solos en la mayoría de las situaciones sin intervención del usuario (según el sistema de calificación estandarizado de la Sociedad de Ingenieros Automotrices, el nivel 0 indica que no hay autonomía y el nivel 5 indica autonomía total). Todos los factores contribuyen a hacer que la industria de fabricación de automóviles sea más sostenible, al cambiar las fuentes de energía de los combustibles fósiles a baterías eléctricas cada vez más eficientes.

4. Uso de la fabricación aditiva para hacer lo imposible con la impresión 3D

Si bien los métodos de fabricación aditiva están ayudando a muchas empresas automotrices a producir automóviles con un mejor rendimiento de manera más eficiente, el potencial completo de la tecnología aún está en gran parte sin explotar. La impresión 3D se usa ampliamente para la creación rápida de prototipos, pero los desarrollos en tecnologías aditivas ahora permiten a los fabricantes imprimir herramientas de producción y piezas de uso final en 3D.

La tecnología aditiva también puede ayudar a optimizar el diseño y la producción. Por ejemplo, muchos componentes (como los conductos de entrada de aire) que antes tenían que moldearse por separado y luego soldarse juntos ahora se pueden producir de forma aditiva en un proceso de un solo paso. Las tecnologías aditivas también se pueden usar para crear geometrías únicas que ahorran mucho más espacio dentro de los tableros y paneles que los componentes producidos a través de métodos tradicionales.

Ford fue uno de los primeros fabricantes de automóviles en aprovechar el poder transformador de la tecnología aditiva. Al diseñar el Shelby GT500 2020, la empresa utilizó procesos de fabricación aditivos para probar simultáneamente más de 10 diseños diferentes para un componente específico. Esto permitió a Ford crear lo que se ha llamado el "Mustang más aerodinámicamente avanzado hasta la fecha".

La flexibilidad de la fabricación aditiva bajo demanda también ayuda a mitigar los posibles desafíos de la cadena de suministro de la industria automotriz:Porsche, por ejemplo, ahora produce componentes raros o de bajo volumen para sus modelos de automóviles heredados mediante la impresión 3D. La versatilidad de la tecnología significa que es muy probable que más y más componentes automotrices se produzcan a través de métodos innovadores que nunca antes.

5. Personalización masiva

Otra tendencia emergente de la industria automotriz es la personalización masiva, que refleja una tendencia global más amplia hacia la personalización. Hoy en día, hasta dos de cada tres personas dicen que es un factor importante al elegir un vehículo nuevo.

Las tecnologías aditivas no solo permiten a los fabricantes de automóviles especializados producir automóviles únicos en volúmenes extremadamente bajos de manera más eficaz, sino que también permiten a los fabricantes que no son de lujo ofrecer opciones de personalización rentables para sus vehículos.

Mini y Ferrari son dos empresas que ahora permiten a los compradores personalizar todo, desde el color de los paneles exteriores del automóvil hasta detalles granulares como la iluminación LED y los tableros individualizados. Los fabricantes pueden aprovechar los beneficios de la fabricación bajo demanda para enfrentar de manera eficiente y económica los desafíos que plantea la personalización. En lugar de producir piezas en masa, como admiten los modelos de fabricación tradicionales, la fabricación bajo demanda adapta con precisión la producción a la demanda a través de la agilidad operativa.

Fabricando un futuro más autónomo y sostenible

En última instancia, estas tendencias reflejan un interés generalizado de los consumidores por productos de alta calidad, eficientes, sostenibles y adaptados a sus necesidades específicas. Los fabricantes de automóviles mejor posicionados para tener éxito en los próximos años son aquellos que pueden aprovechar las nuevas innovaciones tecnológicas para satisfacer las demandas de sus clientes de manera más eficiente y efectiva. Las tecnologías inteligentes, la automatización, la electrificación y la personalización son tendencias que seguirán dando forma a la evolución de la industria automotriz.

La plataforma de fabricación digital bajo demanda de Fast Radius nos permite brindar soporte integral a cada uno de nuestros clientes durante cada etapa de producción. Nuestros equipos de diseño garantizan que los diseños de piezas estén optimizados para la fabricación, y nuestros ingenieros ayudan a determinar los métodos y procesos más eficientes para producir componentes de calidad superior. Contáctenos hoy para obtener más información o comenzar con un pedido.