Aprovechando la fabricación aditiva para producción avanzada de vehículos eléctricos

La popularidad de los vehículos eléctricos (EV) comenzó con el Toyota Prius, un vehículo híbrido impulsado por la combinación de un motor de combustión interna y una batería de níquel-hidruro metálico. Desde la introducción del Prius, muchos vehículos híbridos y eléctricos de batería (BEV) han entrado al mercado, y la adopción de vehículos eléctricos continúa aumentando año tras año. En 2020, se vendieron 3.1 millones de EVs y solo en noviembre de 2021, se vendieron más de 721,000 vehículos enchufables, estableciendo un récord mensual de ventas y significando un interés creciente en los EVs — y no hay señales de que esa tendencia se desacelere.

General Motors planea eliminar los coches de gasolina — también conocidos como vehículos de motor de combustión interna (ICE) — y promete que toda su flota estará compuesta por vehículos de cero emisiones para 2035. De manera similar, el Presidente Biden anunció que la flota gubernamental será reemplazada por EVs, totalizando más de 645,000 vehículos, y emitió una orden ejecutiva con el objetivo de que la mitad de todos los coches nuevos vendidos en 2030 sean eléctricos. Además, Bloomberg Markets predice que más de dos tercios de las ventas globales de coches serán eléctricas para 2040, mientras que Edison Electric estima que las ventas de EVs superarán los 3.5 millones anuales para 2030.

Está claro que el futuro de la industria automotriz es eléctrico, y ahora es el momento para que las empresas comiencen a desarrollar EVs. Mantenerse al día con el mercado de producción automotriz puede ser complicado, pero usar fabricación aditiva puede simplificar el proceso y ayudar a los fabricantes de equipos originales (OEM) automotrices a prosperar a medida que entramos en un mundo cada vez más eléctrico.

Comparado con métodos de manufactura tradicionales, la fabricación aditiva permite componentes más ligeros y mayor personalización, mientras evita constricciones de cadena de suministro que han sido obstáculos prominentes de producción. Con volúmenes de producción relativamente bajos y una demanda creciente pero incierta, los fabricantes y proveedores de EVs pueden beneficiarse de la flexibilidad, velocidad y asequibilidad que ofrece la fabricación aditiva.

Beneficios de la fabricación aditiva en vehículos eléctricos

La fabricación aditiva ofrece varias ventajas a los de la industria EV. Al incorporar la fabricación aditiva en el ciclo de producción de EVs, puede:

Diseñar piezas intrincadas, reducir peso y extender vida de batería

La industria automotriz ha pasado años persiguiendo varias opciones de aligeramiento (lightweighting), ya que menos peso significa mayor eficiencia de combustible. En EVs, piezas más ligeras resultan en mejor vida de batería, así que los fabricantes se han apresurado a encontrar formas de hacer vehículos más ligeros sin sacrificar calidad o seguridad.

Entre la fabricación aditiva. No solo la impresión 3D permite a los ingenieros crear geometrías complejas y orgánicas usando menos material que técnicas de manufactura convencionales, sino que también les permite consolidar varias piezas en un solo componente que requiere poco o ningún ensamblaje. El producto resultante a menudo es más ligero que una pieza ajustada o soldada y en muchas aplicaciones puede igualar a piezas manufacturadas tradicionalmente en cuanto a resistencia. La capacidad de la aditiva para crear piezas intrincadas también puede ayudar a maximizar el espacio de batería, ya que los diseñadores pueden fabricar carcasas con paredes más delgadas en formas complejas y apilables.

Usar una variedad de materiales y lograr mejor rendimiento térmico

Mientras que la impresión 3D tiene reputación de tener una selección limitada de materiales compatibles, el número de opciones disponibles ha crecido significativamente en los últimos años. Ahora hay muchas que cumplen especificaciones automotrices y pueden ayudar a reducir el peso del vehículo. Por ejemplo, algunos materiales ofrecen una reducción de peso del 20% comparado con tereftalato de polibutileno reforzado con fibra de vidrio (PBT). Incluso puede formular materiales personalizados de impresión 3D para lograr propiedades mecánicas específicas si ninguna opción existente cumple sus necesidades.

Adicionalmente, muchos materiales compatibles con impresión 3D tienen mejores capacidades térmicas que materiales de manufactura tradicional, lo que puede ayudar a prolongar la vida útil de baterías EV. Después de todo, las baterías EV se mantienen mejor a temperaturas suaves — 50°F es mejor para almacenamiento, mientras que 77°F es ideal para carga y conducción — pero mantener esas temperaturas puede ser complicado al usar componentes metálicos. Por otro lado, recubrimientos e intercambiadores de calor impresos en 3D dan a los ingenieros más opciones de material que pueden ayudar a regular mejor las temperaturas de la batería.

Producir tiradas de bajo volumen rentablemente

Mientras que el moldeo por inyección es ideal para tiradas de producción de alto volumen, puede ser costoso e impráctico al ejecutar tiradas de bajo volumen debido al coste de crear utillaje. La demanda de EVs está aumentando rápidamente, pero aún no está cerca del tamaño de mercado de vehículos ICE tradicionales, por lo que la rentabilidad de la fabricación aditiva a bajos volúmenes puede ayudar a las empresas a hacer los componentes que necesitan a un coste por pieza razonable.

Reducir su tiempo de comercialización

Dado que la fabricación aditiva no requiere utillaje, puede acelerar su línea de tiempo de manufactura. Comparado con tiempos de entrega de moldeo por inyección, la aditiva ofrece una reducción de tiempo de entrega de hasta 50%, lo que acelera el proceso de iteración y producción final. Como resultado, las empresas pueden reducir drásticamente los tiempos de desarrollo de vehículos usando fabricación aditiva.

Personalizar vehículos fácilmente

La falta de utillaje hace que actualizar diseños y proporcionar opciones de personalización sea más fácil y significativamente menos costoso. Con fabricación aditiva, los clientes pueden personalizar fácilmente todo, desde insignias hasta soportes, sin aumentar significativamente costes o tiempos de producción.

Evitar constricciones de cadena de suministro

Seguir métodos de manufactura tradicionales a menudo significa verse atrapado en problemas de cadena de suministro — especialmente con los recientes problemas globales de cadena de suministro. La fabricación aditiva permite a las empresas saltarse muchos de estos cuellos de botella potenciales, ya que las empresas pueden fabricar piezas donde sea que ellos o sus socios de manufactura tengan impresoras 3D. En lugar de esperar canales tradicionales de producción y envío, pueden diseñar e imprimir piezas bajo demanda desde cualquier lugar.

Aplicaciones comunes de fabricación aditiva en producción de EVs

Muchas industrias usan fabricación aditiva en prototipado debido a su velocidad y asequibilidad, y la industria EV no es diferente. Además, las empresas usan fabricación aditiva para crear rentablemente plantillas, dispositivos y otras herramientas necesarias para los procesos de manufactura y prototipado.

Cuando se trata de piezas de uso final, las empresas usan tecnología de impresión 3D para crear todo, desde cajas de batería hasta biseles de iluminación. Recintos, molduras, clips, insignias, soportes, así como enrutamiento de aire, fluido y cableado pueden imprimirse en 3D. Algunas empresas están imprimiendo puertos de carga, cubiertas de enchufe, cinemática HVAC, monturas y tapas.

La impresión 3D es cada vez más popular para conectores eléctricos, ya que a menudo son pequeños y requieren extrema precisión, lo que puede aumentar el coste del moldeo por inyección de plástico tradicional. En el futuro, incluso puede ser posible imprimir baterías EV a escala.

Fabricando componentes EV con Fast Radius

La fabricación aditiva ofrece a los fabricantes de EVs muchas ventajas, y es probable que sea el futuro de la industria automotriz. Sin embargo, cambiar de técnicas de manufactura tradicionales a fabricación aditiva no será necesariamente fácil para cada organización.

Ahí es donde trabajar con un socio de manufactura experimentado entra en juego. En Fast Radius, somos expertos en fabricación aditiva. Cuando trabaja con nosotros, le ayudaremos a asegurar que sus piezas 3D estén listas para producción — y también puede usar nuestras herramientas en línea para explorar opciones de diseño, material y producción o comenzar una cotización. ¿Listo para empezar? Cree una cuenta para subir sus diseños de piezas o contáctenos hoy.

Para aprender más sobre el coste de la impresión 3D, qué esperar durante el proceso de fabricación aditiva y más, consulte nuestro centro de recursos.