Cinq grandes tendances qui façonnent le secteur de la construction automobile aujourd'hui

Par Shant Alexanian, Key Account Manager, Fast Radius

L'un des plus grands défis auxquels est confrontée l'industrie de la fabrication automobile est la recherche constante de technologies permettant aux ingénieurs de produire des pièces plus légères, plus résistantes et moins coûteuses. Cela a conduit de nombreux fabricants à rechercher de nouveaux matériaux et méthodes innovants qui leur permettent de répondre plus efficacement aux demandes changeantes des consommateurs et de l'industrie.

Prenez la demande de véhicules électriques, par exemple. À l'heure actuelle, la demande du marché dépasse la capacité de l'industrie automobile à fournir des véhicules électriques à un prix accessible aux consommateurs, en partie parce que les fabricants de batteries commencent à atteindre les limites de ce qui est possible avec les technologies actuelles.

Cependant, les nouvelles conceptions de la technologie du groupe motopropulseur - le système qui convertit l'énergie de la batterie en courant alternatif pour le moteur - incluent les technologies de semi-conducteurs au carbure de silicium (SiC), qui augmentent l'efficacité des batteries tout en les rendant plus rentables à fabriquer. Bien qu'il ne s'agisse que d'un exemple, les développements dans la technologie des groupes motopropulseurs témoignent d'un mouvement plus large dans le secteur de la fabrication automobile, défini par une concentration accrue sur les coûts et l'efficacité énergétique, la durabilité et la personnalisation. Voici quelques-unes des principales tendances de l'industrie automobile en 2020.

1. Matériaux légers et économes en carburant

De nombreux composants automobiles ont traditionnellement été fabriqués à partir d'alliages de fer et d'acier, qui sont tous deux des matériaux solides mais lourds. Cependant, les développements dans les technologies de fabrication ont permis aux constructeurs automobiles de remplacer ces composants métalliques par un nouvel ensemble de matériaux - y compris l'aluminium, le magnésium, les plastiques haute performance, la fibre de carbone et d'autres composites, et plus encore - qui sont nettement plus légers et offrent une résistance et une résistance comparables. raideur. Cela permet aux fabricants de répondre aux demandes des consommateurs et aux normes fédérales de plus en plus strictes en matière d'économie de carburant.

Selon le Département américain de l'énergie (DOE), l'incorporation de matériaux innovants et légers dans la conception automobile peut réduire le poids du châssis jusqu'à 50 %, et chaque réduction de poids de 10 % peut augmenter l'efficacité énergétique jusqu'à 8 % — les avantages dont les fabricants ont démontré. Lorsque Ford a lancé le pick-up F-150 entièrement en aluminium en 2015, le véhicule s'est avéré nettement plus léger que ses homologues en acier sur le marché, offrant au camion la meilleure économie de carburant de sa catégorie.

Les matériaux légers deviennent particulièrement importants à mesure que le secteur automobile évolue vers une électrification accrue, car ils permettent aux voitures de transporter des systèmes de sécurité, d'électronique et d'émissions plus avancés sans augmenter la masse du véhicule. Selon le DOE, les consommateurs pourraient économiser 5 milliards de gallons de carburant ou plus par an d'ici 2030 si même 25 % des véhicules légers étaient fabriqués avec des composants légers et des moteurs à haut rendement. L'augmentation de l'efficacité énergétique étend également l'autonomie des véhicules électriques.

La fibre de carbone est un matériau dont la résistance et la rigidité sont attrayantes pour les fabricants. En effet, cela permet aux ingénieurs de créer des pièces avec une masse nettement inférieure mais des caractéristiques de performance équivalentes aux composants fabriqués à partir de métaux légers et d'autres matériaux composites.

Cependant, comme la production de fibre de carbone nécessite des méthodes de fabrication extrêmement précises, il s'agit d'un matériau à forte intensité de main-d'œuvre et coûteux. Alors qu'une grande partie de la demande actuelle de fibre de carbone provient des secteurs de l'aérospatiale et de l'énergie, davantage de fibre de carbone est susceptible d'être incorporée dans les conceptions automobiles, d'autant plus que les processus de fabrication deviennent plus avancés et plus rentables.

2. Automatisation et voitures autonomes

L'automatisation est une autre tendance clé de la fabrication automobile. En tirant parti de la puissance et de l'efficacité de l'intelligence artificielle, de l'apprentissage automatique et de la technologie de l'Internet des objets (IoT), les constructeurs automobiles améliorent à la fois la sécurité et l'efficacité de leurs véhicules.

Les technologies IoT en particulier sont sur le point de transformer le secteur automobile. Les voitures sans conducteur ont peut-être semblé autrefois impossibles, mais les constructeurs créent aujourd'hui des voitures intelligentes qui mettent à jour leurs algorithmes de conduite en fonction des données en temps réel capturées par d'autres voitures autonomes.

Ces données sont téléchargées vers un système cloud, analysées et redistribuées pour améliorer les fonctions automatisées de l'ensemble de la flotte de véhicules. Cela permet également aux voitures d'utiliser des systèmes complexes de caméras haute puissance, de lasers et de capteurs à distance pour fournir un régulateur de vitesse adaptatif ou détecter les changements de voie, améliorant ainsi la sécurité des passagers.

En outre, la pandémie de COVID-19 a également mis en évidence certains des avantages potentiels des véhicules autonomes, en particulier leur capacité à livrer des produits d'épicerie, des médicaments et d'autres articles sans avoir besoin d'interaction de personne à personne qui pourrait risquer une exposition.

3. Véhicules électriques

Alors que les véhicules électriques étaient auparavant limités par leur autonomie et leurs coûts de production élevés, les batteries à cathode lithium-ion de pointe sont devenues plus puissantes et plus économiques à produire ces dernières années. En fait, les véhicules électriques pourraient être moins chers à fabriquer que leurs homologues à essence d'ici 2022. Les prix des batteries ont diminué de 80 % entre 2010 et 2019, et devraient baisser de 45 % supplémentaires l'année prochaine.

Tesla est l'un des principaux noms de la fabrication automobile électrique, en partie à cause de l'engagement continu de l'entreprise à repousser les limites de ce que les technologies de batterie peuvent faire. Le désir de batteries durables et à plus longue autonomie a conduit l'entreprise à passer des batteries lithium-ion à celles fabriquées avec du phosphate de lithium-fer. Le changement de chimie rend les batteries moins chères à produire, étend l'autonomie entre les charges à plus de 400 miles et peut augmenter le cycle de vie de la batterie à 1 million de miles. De plus, les batteries au phosphate de fer sont plus sûres et peuvent être retirées dans des cycles de vie secondaires ou tertiaires en tant que stockage d'énergie.

Un autre acteur clé à l'intersection des secteurs des véhicules autonomes et électriques est Waymo, une filiale de la société mère de Google qui s'est récemment associée à Volvo pour produire une flotte de voitures de covoiturage à la fois sans conducteur et électriques. Ces voitures auront une autonomie de niveau 4, ce qui signifie qu'elles pourront se piloter dans la majorité des situations sans intervention de l'utilisateur (selon le système de notation standardisé de la Society of Automotive Engineers, le niveau 0 indique aucune autonomie et le niveau 5 indique une autonomie totale.) Ces tous ces facteurs contribuent à rendre l'industrie automobile plus durable, en déplaçant les sources d'énergie des combustibles fossiles vers des batteries électriques de plus en plus efficaces.

4. Utiliser la fabrication additive pour rendre l'infaisable avec l'impression 3D

Alors que les méthodes de fabrication additive aident de nombreuses entreprises automobiles à produire plus efficacement des voitures plus performantes, le plein potentiel de la technologie est encore largement inexploité. L'impression 3D est largement utilisée pour le prototypage rapide, mais les développements dans les technologies additives permettent désormais aux fabricants d'imprimer en 3D des outils de production et des pièces d'utilisation finale.

La technologie additive peut également aider à rationaliser la conception et la production. Par exemple, de nombreux composants (tels que les conduits d'admission d'air) qui devaient auparavant être moulés séparément puis soudés ensemble peuvent désormais être produits de manière additive en une seule étape. Les technologies additives peuvent également être utilisées pour créer des géométries uniques qui économisent beaucoup plus d'espace à l'intérieur des tableaux de bord et des panneaux que les composants produits par des méthodes traditionnelles.

Ford a été l'un des premiers constructeurs automobiles à exploiter le pouvoir de transformation de la technologie additive. Lors de la conception de la Shelby GT500 2020, la société a utilisé des processus de fabrication additive pour tester simultanément plus de 10 conceptions différentes pour un composant de pièce spécifique. Cela a permis à Ford de créer ce qu'on appelle la "Mustang la plus avancée sur le plan aérodynamique à ce jour".

La flexibilité de la fabrication additive à la demande contribue également à atténuer les défis potentiels de la chaîne d'approvisionnement de l'industrie automobile - Porsche, par exemple, produit désormais des composants rares ou à faible volume pour ses anciens modèles de voitures en utilisant l'impression 3D. La polyvalence de la technologie signifie qu'il est fort probable que de plus en plus de composants automobiles seront produits grâce à des méthodes innovantes que jamais auparavant.

5. Personnalisation de masse

Une autre tendance émergente de l'industrie automobile est la personnalisation de masse, qui reflète une tendance mondiale plus large vers la personnalisation. Aujourd'hui, jusqu'à deux personnes sur trois disent que c'est un facteur important lors du choix d'un nouveau véhicule.

Les technologies additives permettent non seulement aux constructeurs automobiles spécialisés de produire plus efficacement des voitures uniques à des volumes extrêmement faibles, mais elles permettent également aux constructeurs non luxueux d'offrir des options de personnalisation rentables pour leurs véhicules.

Mini et Ferrari sont deux sociétés qui permettent désormais aux acheteurs de tout personnaliser, de la couleur des panneaux extérieurs de la voiture aux détails granulaires comme l'éclairage des garnitures à LED et les tableaux de bord individualisés. Les fabricants peuvent tirer parti des avantages de la fabrication à la demande pour relever efficacement et économiquement les défis posés par la personnalisation. Plutôt que de produire des pièces en masse, comme le permettent les modèles de fabrication traditionnels, la fabrication à la demande adapte précisément la production à la demande grâce à l'agilité opérationnelle.

Fabriquer un avenir plus autonome et durable

En fin de compte, ces tendances reflètent un intérêt généralisé des consommateurs pour des produits de haute qualité, efficaces, durables et adaptés à leurs besoins spécifiques. Les constructeurs automobiles les mieux placés pour réussir dans les années à venir sont ceux qui sont en mesure de tirer parti des nouvelles innovations technologiques pour répondre plus efficacement et efficacement aux demandes de leurs clients. Les technologies intelligentes, l'automatisation, l'électrification et la personnalisation sont autant de tendances qui continueront de façonner l'évolution de l'industrie automobile.

La plateforme de fabrication numérique à la demande de Fast Radius nous permet de fournir une assistance de bout en bout à chacun de nos clients à chaque étape de la production. Nos équipes de conception s'assurent que les conceptions de pièces sont optimisées pour la fabricabilité, et nos ingénieurs aident à déterminer les méthodes et processus les plus efficaces pour produire des composants de qualité supérieure. Contactez-nous dès aujourd'hui pour en savoir plus ou pour commencer une commande.