5 belangrijke trends die de automobielindustrie vandaag vormgeven

Door Shant Alexanian, Key Account Manager, Fast Radius

Een van de grootste uitdagingen voor de automobielindustrie is de constante vraag naar technologieën die ingenieurs in staat stellen om onderdelen te produceren die lichter, sterker en goedkoper zijn. Dit heeft ertoe geleid dat veel fabrikanten op zoek zijn gegaan naar innovatieve nieuwe materialen en methoden waarmee ze effectiever kunnen voldoen aan de veranderende eisen van consumenten en de industrie.

Neem bijvoorbeeld de vraag naar elektrische voertuigen. Op dit moment overtreft de marktvraag het vermogen van de auto-industrie om elektrische voertuigen te leveren tegen een toegankelijke prijs voor consumenten, deels omdat batterijfabrikanten de grenzen beginnen te bereiken van wat mogelijk is met de huidige technologieën.

Nieuwe ontwerpen in aandrijflijntechnologie - het systeem dat batterij-energie omzet in wisselstroom voor de motor - omvatten echter siliciumcarbide (SiC) halfgeleidertechnologieën, die de efficiëntie van batterijen verhogen en ze tegelijkertijd kosteneffectiever maken om te produceren. Hoewel dit slechts één voorbeeld is, zijn ontwikkelingen in aandrijflijntechnologie het bewijs van een grotere beweging in de automobielproductiesector - een die wordt gedefinieerd door een grotere focus op kosten- en brandstofefficiëntie, duurzaamheid en personalisatie. Hier zijn enkele van de belangrijkste trends in de auto-industrie van 2020.

1. Lichtgewicht, zuinige materialen

Veel auto-onderdelen zijn van oudsher vervaardigd uit ijzer- en staallegeringen, beide sterke maar zware materialen. Ontwikkelingen in productietechnologieën hebben autobedrijven echter in staat gesteld deze metalen componenten te vervangen door een nieuwe set materialen - waaronder aluminium, magnesium, hoogwaardige kunststoffen, koolstofvezel en andere composieten, en meer - die aanzienlijk lichter zijn en vergelijkbare sterkte en stijfheid. Hierdoor kunnen fabrikanten voldoen aan de eisen van de consument en de steeds strengere federale normen voor brandstofbesparing.

Volgens het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) kan het gebruik van innovatieve, lichtgewicht materialen in het auto-ontwerp het gewicht van het chassis met maar liefst 50% verminderen, en elke 10% gewichtsvermindering kan het brandstofverbruik met maximaal 8% verhogen - waarvan de fabrikanten de voordelen hebben aangetoond. Toen Ford in 2015 de volledig aluminium F-150 pick-up introduceerde, bleek het voertuig aanzienlijk lichter te zijn dan de stalen tegenhangers op de markt, waardoor de truck het beste brandstofverbruik in zijn klasse had.

Lichtgewicht materialen worden vooral belangrijk naarmate de automobielsector verschuift naar meer elektrificatie, omdat auto's hierdoor meer geavanceerde veiligheids-, elektronica- en emissiesystemen kunnen dragen zonder de massa van het voertuig te vergroten. Volgens de DOE zouden consumenten tegen 2030 5 miljard liter brandstof of meer per jaar kunnen besparen als zelfs 25% van de lichte voertuigen wordt gemaakt met lichtgewicht componenten en zeer efficiënte motoren. Door het brandstofverbruik te verhogen, wordt ook het bereik van elektrische voertuigen vergroot.

Koolstofvezel is een materiaal waarvan de sterkte en stijfheid aantrekkelijk zijn voor fabrikanten. Dit komt omdat het ingenieurs in staat stelt onderdelen te maken met een aanzienlijk lagere massa, maar gelijkwaardige prestatiekenmerken als componenten gemaakt van lichtgewicht metalen en andere composietmaterialen.

Omdat de productie van koolstofvezel echter uiterst nauwkeurige fabricagemethoden vereist, is het een arbeidsintensief en duur materiaal. Hoewel een groot deel van de huidige vraag naar koolstofvezel afkomstig is uit de lucht- en ruimtevaart- en energiesector, zal er waarschijnlijk meer koolstofvezel worden verwerkt in auto-ontwerpen, vooral omdat productieprocessen geavanceerder en kosteneffectiever worden.

2. Automatisering en zelfrijdende auto's

Automatisering is een andere belangrijke trend in de automobielindustrie. Door gebruik te maken van de kracht en efficiëntie van kunstmatige intelligentie, machine learning en Internet of Things (IoT)-technologie, verbeteren autobedrijven zowel de veiligheid als de efficiëntie van hun voertuigen.

Met name IoT-technologieën staan ​​klaar om de automobielsector te transformeren. Auto's zonder bestuurder leken ooit een onmogelijkheid, maar fabrikanten maken tegenwoordig slimme auto's die hun rijalgoritmen bijwerken op basis van realtime gegevens die zijn vastgelegd door andere autonome auto's.

Deze gegevens worden geüpload naar een cloudsysteem, geanalyseerd en opnieuw gedistribueerd om de geautomatiseerde functies van het hele wagenpark te verbeteren. Hierdoor kunnen auto's ook complexe systemen van krachtige camera's, lasers en afstandssensoren gebruiken om adaptieve cruisecontrol te bieden of het verlaten van rijstroken te detecteren, waardoor de veiligheid van de passagiers wordt verbeterd.

Bovendien heeft de COVID-19-pandemie ook enkele van de potentiële voordelen van zelfrijdende voertuigen aan het licht gebracht, met name hun vermogen om boodschappen, medicijnen en andere items te bezorgen zonder de noodzaak van interactie van persoon tot persoon die blootstelling zou kunnen riskeren.

3. Elektrische voertuigen

Terwijl elektrische voertuigen voorheen beperkt waren door hun actieradius en hoge productiekosten, zijn de laatste jaren geavanceerde lithium-ion-kathodebatterijen krachtiger en zuiniger in productie geworden. In feite kunnen elektrische voertuigen al in 2022 goedkoper zijn om te produceren dan hun tegenhangers op gas. De batterijprijzen zijn tussen 2010 en 2019 met 80% gedaald en zullen naar verwachting volgend jaar met nog eens 45% dalen.

Tesla is een van de toonaangevende namen in de productie van elektrische auto's, deels vanwege de voortdurende toewijding van het bedrijf om de grenzen te verleggen van wat batterijtechnologieën kunnen doen. Het verlangen naar duurzame batterijen met een groter bereik heeft ertoe geleid dat het bedrijf is overgestapt van lithium-ionbatterijen naar batterijen gemaakt met lithium-ijzerfosfaat. De verschuiving in chemie maakt de batterijen goedkoper om te produceren, vergroot het rijbereik tussen oplaadbeurten tot meer dan 400 mijl en kan de levensduur van de batterij verlengen tot 1 miljoen mijl. Niet alleen dat, ijzerfosfaatbatterijen zijn veiliger en kunnen worden teruggetrokken in secundaire of tertiaire levenscycli als energieopslag.

Een andere belangrijke speler op het snijvlak van de autonome en elektrische voertuigsector is Waymo, een dochteronderneming van het moederbedrijf van Google dat onlangs een samenwerking aanging met Volvo om een ​​wagenpark van deelauto's te produceren die zowel zelfrijdend als elektrisch zijn. Deze auto's hebben autonomie van niveau 4, wat betekent dat ze zichzelf in de meeste situaties kunnen besturen zonder input van de gebruiker (volgens het gestandaardiseerde beoordelingssysteem van de Society of Automotive Engineers, geeft niveau 0 geen autonomie aan en niveau 5 geeft volledige autonomie aan). factoren dragen allemaal bij aan het verduurzamen van de automobielindustrie, door energiebronnen over te hevelen van fossiele brandstoffen naar steeds efficiëntere elektrische batterijen.

4. Additive manufacturing gebruiken om het onwerkbare te maken met 3D-printen

Hoewel additieve fabricagemethoden veel autobedrijven helpen om beter presterende auto's efficiënter te produceren, is het volledige potentieel van de technologie nog grotendeels onbenut. 3D-printen wordt veel gebruikt voor rapid prototyping, maar dankzij ontwikkelingen in additieve technologieën kunnen fabrikanten nu productietools en onderdelen voor eindgebruik 3D-printen.

Additieve technologie kan ook helpen bij het stroomlijnen van ontwerp en productie. Zo kunnen veel componenten (zoals luchtinlaatkanalen) die voorheen apart moesten worden gegoten en vervolgens aan elkaar gelast, nu additief worden geproduceerd in een eenstaps proces. Additieve technologieën kunnen ook worden gebruikt om unieke geometrieën te creëren die aanzienlijk meer ruimte besparen in dashboards en panelen dan componenten die via traditionele methoden zijn geproduceerd.

Ford was een van de eerste autofabrikanten die gebruikmaakte van de transformerende kracht van additieventechnologie. Bij het ontwerpen van de 2020 Shelby GT500 gebruikte het bedrijf additieve productieprocessen om meer dan 10 verschillende ontwerpen voor een specifiek onderdeel tegelijkertijd te testen. Hierdoor kon Ford de "meest aerodynamisch geavanceerde Mustang tot nu toe" creëren.

De flexibiliteit van additieve productie op aanvraag helpt ook om potentiële uitdagingen in de toeleveringsketen van de auto-industrie te verminderen. Zo produceert Porsche nu zeldzame of kleine onderdelen voor zijn oudere automodellen met behulp van 3D-printen. De veelzijdigheid van de technologie betekent dat het zeer waarschijnlijk is dat steeds meer auto-onderdelen via innovatieve methoden zullen worden geproduceerd dan ooit tevoren.

5. Massa-aanpassing

Een andere opkomende trend in de auto-industrie is massaaanpassing, die een afspiegeling is van een grotere wereldwijde trend naar personalisatie. Tegenwoordig zeggen maar liefst twee op de drie mensen dat het een belangrijke factor is bij het kiezen van een nieuw voertuig.

Additieve technologieën stellen gespecialiseerde autofabrikanten niet alleen in staat om effectiever unieke auto's te produceren in extreem lage volumes, maar ze stellen ook niet-luxefabrikanten in staat om kosteneffectieve aanpassingsopties voor hun voertuigen aan te bieden.

Mini en Ferrari zijn twee bedrijven waarmee kopers nu alles kunnen aanpassen, van de kleur van de buitenpanelen van de auto tot gedetailleerde details zoals led-sierverlichting en geïndividualiseerde dashboards. Fabrikanten kunnen de voordelen van on-demand productie benutten om efficiënt en economisch de uitdagingen van personalisatie aan te gaan. In plaats van massaal onderdelen te produceren, zoals traditionele productiemodellen ondersteunen, past on-demand productie de productie precies aan de vraag aan door operationele flexibiliteit.

Een meer autonome en duurzame toekomst produceren

Uiteindelijk weerspiegelen deze trends een wijdverbreide interesse van consumenten in producten van hoge kwaliteit, efficiënt, duurzaam en afgestemd op hun specifieke behoeften. De autofabrikanten die het best gepositioneerd zijn om de komende jaren te slagen, zijn degenen die nieuwe technologische innovaties kunnen gebruiken om efficiënter en effectiever aan de eisen van hun klanten te voldoen. Slimme technologieën, automatisering, elektrificatie en maatwerk zijn allemaal trends die de ontwikkeling van de auto-industrie zullen blijven bepalen.

Het on-demand digitale productieplatform van Fast Radius stelt ons in staat om end-to-end ondersteuning te bieden aan al onze klanten tijdens elke productiefase. Onze ontwerpteams zorgen ervoor dat onderdeelontwerpen zijn geoptimaliseerd voor maakbaarheid, en onze ingenieurs helpen bij het bepalen van de meest efficiënte methoden en processen om componenten van superieure kwaliteit te produceren. Neem vandaag nog contact met ons op voor meer informatie of om aan de slag te gaan met een bestelling.