Top 5 auto productietrends die vandaag innovatie drijven

Door Shant Alexanian, Key Account Manager, Fast Radius

Een van de grootste uitdagingen voor de auto-productieindustrie is de constante druk voor technologieën die ingenieurs in staat stellen om onderdelen te produceren die lichter in gewicht, hoger in sterkte en lager in kosten zijn. Dit heeft veel fabrikanten ertoe geleid om te zoeken naar innovatieve nieuwe materialen en methoden die hen in staat stellen om effectiever te voldoen aan veranderende consumenten- en industriele eisen.

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

Echter, nieuwe ontwerpen in aandrijvingstechnologie — het systeem dat batterijenergie omzet in AC-vermogen voor de motor — omvatten Silicon Carbide (SiC) halfgeleidertechnologieën, die de efficiëntie van batterijen verhogen terwijl ze ze kosteneffectiever maken om te produceren. Hoewel slechts één voorbeeld, zijn ontwikkelingen in aandrijvingstechnologie bewijs van een grotere beweging die zich over de auto-productiesector voordoet — gedefinieerd door een verhoogde focus op kosten- en brandstofefficiëntie, duurzaamheid en personalisatie. Hier zijn enkele van de top auto-industrietrends van 2020.

1. Lichtgewicht, brandstof-efficiënte materialen

Veel auto-componenten zijn traditioneel geproduceerd uit ijzer- en staallegeringen, die beide sterk maar zware materialen zijn. Echter, ontwikkelingen in productietechnologieën hebben auto-bedrijven in staat gesteld om deze metaalcomponenten te vervangen door een nieuwe set materialen — inclusief aluminium, magnesium, high-performance kunststoffen, koolstofvezel en andere composieten, en meer — die significant lichter zijn en vergelijkbare sterkte en stijfheid bieden. Dit stelt fabrikanten in staat om te voldoen aan consumenteneisen en steeds strenger wordende federale brandstofstandaarden.

Volgens het U.S. Department of Energy (DOE) kan het integreren van innovatieve, lichtgewicht materialen in auto-ontwerp het gewicht van het chassis met zoveel als 50% reduceren, en elke 10% gewichtsreductie kan de brandstofefficiëntie met tot 8% verhogen — de voordelen waarvan fabrikanten hebben gedemonstreerd. toen Ford de all-aluminium F-150 pick-up in 2015 introduceerde, bleek het voertuig significant lichter dan staal tegenhangers op de markt, wat de truck best-in-class brandstofekonomie gaf.

Lichtgewicht materialen worden bijzonder belangrijk naarmate de auto-sector schuift naar verhoogde electrificatie, omdat ze auto's in staat stellen om meer geavanceerde veiligheids-, elektronica- en emissiesystemen te dragen zonder de massa van het voertuig te verhogen. Volgens het DOE kunnen consumenten 5 miljard gallon brandstof of meer per jaar besparen tot 2030 als zelfs 25% van lichte voertuigen gemaakt zijn met lichtgewicht componenten en high-efficiency motoren. Het verhogen van brandstofefficiëntie verlengt ook de actieradius van elektrische voertuigen.

Koolstofvezel is één materiaal wiens sterkte en stijfheid aantrekkelijk is voor fabrikanten. Dit is omdat het ingenieurs in staat stelt om onderdelen te creëren met significant lagere massa maar equivalente prestatiekenmerken tot componenten gemaakt van lichtgewicht metalen en andere composietmaterialen.

Echter, omdat de productie van koolstofvezel extreem nauwkeurige productiemethoden vereist, is het een arbeidsintensief en duur materiaal. Hoewel veel van de huidige vraag naar koolstofvezel uit de luchtvaart- en energiesectoren komt, is het waarschijnlijk dat meer koolstofvezel in auto-ontwerpen geïntegreerd zal worden, zolang productieprocessen geavanceerder en kosteneffectiever worden.

2. Automatisering en zelfrijdende auto's

Automatisering is een andere sleutel auto-productietrend. Door de kracht en efficiëntie van kunstmatige intelligentie, machine learning en Internet of Things (IoT) technologie te benutten, verbeteren auto-bedrijven zowel de veiligheid als de efficiëntie van hun voertuigen.

IoT-technologieën in het bijzonder zijn gesteld om de auto-sector te transformeren. Zelfrijdende auto's leken ooit een onmogelijkheid, maar fabrikanten vandaag creëren slimme auto's die hun rijalgoritmes bijwerken op basis van real-time data vastgelegd door andere autonome auto's.

Deze data wordt geüpload naar een cloud-systeem, geanalyseerd en herverdeeld om de geautomatiseerde functies van de gehele vloot voertuigen te verbeteren. Dit stelt auto's ook in staat om complexe systemen van krachtige camera's, lasers en remote sensoren te gebruiken om adaptieve cruise control te bieden of baanafwijkingen te detecteren, waardoor passagiersveiligheid verbetert.

Verder heeft de COVID-19 pandemie enkele van de potentiële voordelen van zelfrijdende voertuigen belicht — specifiek hun vermogen om boodschappen, medicijnen en andere artikelen te bezorgen zonder de noodzaak voor persoon-tot-persoon interactie die blootstelling kon riskeren.

3. Elektrische voertuigen

Terwijl elektrische voertuigen eerder beperkt waren door hun actieradius en dure productiekosten, zijn high-tech lithium-ion kathode batterijen in recente jaren krachtiger en economischer om te produceren geworden. Feitelijk kunnen elektrische voertuigen minder duur om te produceren zijn dan hun benzine-gedreven tegenhangers zo vroeg als 2022. Batterijprijzen daalden met 80% tussen 2010 en 2019, en worden verwacht nog eens met 45% te dalen volgend jaar.

Tesla is een van de leidende namen in elektrische auto-productie, deels vanwege de doorlopende toewijding van het bedrijf om de grenzen van wat batterijtechnologieën kunnen doen te verleggen. De wens voor duurzame, langere-actieradius batterijen heeft het bedrijf gedreven om te schakelen van lithium-ion batterijen naar eisen gemaakt van lithium-ijzerfosfaat. De verschuiving in chemie maakt de batterijen goedkoper om te produceren, verlengt rijafstanden tussen opladingen tot meer dan 400 mijl, en kan de batterijlevenscyclus verhogen tot 1 miljoen mijl. Niet alleen dat, ijzerfosfaat batterijen zijn veiliger en kunnen gepensioneerd worden in secundaire of tertiaire levenscycli als energielagers.

Een andere sleutelspeler op het snijvlak van de autonome en elektrische voertuigsectoren is Waymo, een dochteronderneming van Google's moedermaatschappij die onlangs partner werd met Volvo om een vloot ridesharing auto's te produceren die zowel zelfrijdend als elektrisch zijn. Deze auto's zullen Level 4 autonomie hebben, wat betekent dat ze in de meerderheid van situaties zonder gebruikersinvoer zichzelf kunnen sturen (per de Society of Automotive Engineers' gestandaardiseerde beoordelingssysteem, Level 0 geeft geen autonomie aan en Level 5 volledige autonomie.) Al deze factoren bijdragen ertoe om de auto-productieindustrie duurzamer te maken, door energiebronnen te verschuiven van fossiele brandstoffen naar steeds efficiëntere elektrische batterijen.

4. Additieve productie gebruiken om het onmakebare te maken met 3D-printen

Terwijl additieve productiemethoden veel auto-bedrijven helpen om beter presterende auto's efficiënter te produceren, is het volledige potentieel van de technologie nog grotendeels onontgonnen. 3D-printen wordt breed gebruikt voor rapid prototyping, maar ontwikkelingen in additieven technologieën stellen fabrikanten nu in staat om productietooling en eindgebruiksonderdelen te 3D-printen.

Additieve technologie kan helpen ontwerp en productie te stroomlijnen. Bijvoorbeeld, veel componenten (zoals luchtinlaatkanalen) die eerder apart gevormd en vervolgens samengeplast moesten worden, kunnen nu additief in een één-stap proces geproduceerd worden. Additieve technologieën kunnen ook gebruikt worden om unieke geometrieën te creëren die significant meer ruimte besparen in dashboards en panelen dan componenten geproduceerd via traditionele methoden.

Ford was een van de eerste auto-fabrikanten die in de transformatieve kracht van additieve technologie tappen. Bij het ontwerpen van de 2020 Shelby GT500, gebruikte het bedrijf additieve productieprocessen om meer dan 10 verschillende ontwerpen voor een specifiek onderdeelcomponent tegelijkertijd te testen. Dit stelde Ford in staat om wat genoemd is de "meest aerodynamisch geavanceerde Mustang tot nu toe" te creëren.

De flexibiliteit van on-demand additieve productie helpt ook potentiële auto-industrie supply chain uitdagingen te mitigeren — Porsche produceert nu zeldzame of laag-volume componenten voor zijn legacy automodellen met 3D-printen. De veelzijdigheid van de technologie betekent dat het hoogst waarschijnlijk is dat steeds meer auto-componenten door innovatieve methoden geproduceerd zullen worden dan ooit tevoren.

5. Massa-customisatie

Een andere opkomende auto-industrietrend is massa-customisatie, wat reflecterend is van een grotere globale trend naar personalisatie. Vandaag zeggen zoveel als twee op de drie mensen dat het een belangrijke factor is bij het kiezen van een nieuw voertuig.

Additieve technologieën stellen niet alleen specialiteits auto-fabrikanten in staat om unieke auto's bij extreem lage volumes effectiever te produceren, maar ze staan ook non-luxueuze fabrikanten toe om kosteneffectieve customisatie-opties voor hun voertuigen aan te bieden.

Mini en Ferrari zijn twee bedrijven die nu kopers toestaan alles te customiseren van de kleur van de auto's exterieur panelen tot granulair details zoals LED trim verlichting en geïndividualiseerde dashboards. Fabrikanten kunnen de voordelen van on-demand productie benutten om de uitdagingen die geposeerd worden door personalisatie efficiënt en economisch te beantwoorden. In plaats van onderdelen en masse te produceren, zoals traditionele productiemodellen ondersteunen, past on-demand productie productie precies aan aan vraag door operationele agiliteit.

Een meer autonom en duurzame toekomst produceren

Uiteindelijk zijn deze trends reflecterend van een wijdverspreid consumentenbelang in producten die hoogwaardig, efficiënt, duurzaam en afgestemd op hun specifieke behoeften zijn. De auto-fabrikanten best gepositioneerd om in de komende jaren te slagen zijn die in staat zijn om nieuwe technologische innovaties te benutten om efficiënter en effectiever te voldoen aan de eisen van hun klanten. Slimme technologieën, automatisering, electrificatie en customisatie zijn alle trends die zullen blijven vormen hoe de auto-industrie evolueert.

Fast Radius' on-demand digitale productieplatform stelt ons in staat om end-to-end ondersteuning te bieden aan elk van onze klanten tijdens elke fase van productie. Onze ontwerpteams waarborgen dat onderdeelontwerpen geoptimaliseerd zijn voor fabricagebaarheid, en onze ingenieurs helpen bepalen de meest efficiënte methoden en processen om superieure kwaliteit componenten te produceren. Neem vandaag nog contact met ons op om meer te leren of om te beginnen met een order.