Production de Véhicules Électriques : 3 Tendances Clés Façonnant l'Industrie Automobile

L'adoption à grande échelle des véhicules électriques aura des répercussions significatives pour les fournisseurs automobiles : Ils doivent modifier les processus et la technologie pour servir les besoins changeants du marché. Voici trois tendances que vous devez connaître.

Peut-être avez-vous vu l'annonce récente de General Motors (GM), décrivant comment la présidente et PDG Mary Barra s'est engagée à rendre l'entreprise neutre en carbone dans toutes ses installations d'ici 2040. Dans le cadre de ce mouvement, GM éliminera progressivement la production de voitures et camions légers à essence et diesel en faveur de la technologie de véhicule électrique à batterie (VEB) d'ici 2035.

Le constructeur automobile de 112 ans fournira aussi des « cubes d'énergie » à pile à combustible Hydrotec au fabricant d'équipements lourds Navistar et s'est associé à Honda pour commercialiser les piles à combustible à hydrogène comme complément aux véhicules à batterie. Le plus notable de tous dans l'annonce de GM était l'appel de Barra à l'industrie : « Nous encourageons les autres à suivre le mouvement et à avoir un impact significatif sur notre industrie et sur l'économie dans son ensemble. »

Ne vous y trompez pas — même sans le soutien de GM, la transformation VEB était déjà bien en cours. Six mois avant l'annonce de Barra, Allied Market Research a prédit que le marché mondial des véhicules électriques atteindrait 802 milliards de dollars d'ici 2027, un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 22,6 % et une augmentation cinq fois de la valeur du marché de 2019.

Au même moment, Tesla et une flotte de concurrents startups (beaucoup d'entre eux chinois) changent la façon dont les voitures sont conçues, livrées et entretenues. Le cycle de développement traditionnel de deux ans de l'industrie automobile s'accélère, laissant place à des mises à jour de fonctionnalités basées sur le cloud et des itérations de conception rapides qui étaient autrefois impensables.

« Elon Musk fait des changements d'ingénierie à la volée », dit Laurie Harbour, présidente et PDG du cabinet de conseil Harbour Results Inc. basé à Southfield, Michigan.

« En d'autres termes, le Model Y qui est sorti en janvier n'est pas le Model Y que vous pouvez acheter en magasin aujourd'hui. Ils l'ont amélioré, d'une manière pas si différente de la façon dont Apple pousse des mises à jour régulières sur l'iPhone. Comparez cela à General Motors ou l'un des autres Big Three — si quelqu'un là-bas trouve une opportunité d'amélioration, l'entreprise attendra jusqu'au prochain millésime pour l'implémenter. Les gens chez Tesla améliorent juste leurs produits au fur et à mesure. »

Tesla change aussi la façon dont il fabrique les voitures. Un exemple notable de ceci est l'investissement du PDG Elon Musk dans huit presses Giga Press de moulage sous pression du groupe Idra en Italie — les plus grandes au monde — que l'automobile utilisera pour produire des coulées d'aluminium en une seule pièce pour le soubassement du Model Y.

« C'est un gros coup », dit Harbour. « Il y aura un grand composant moulé sous pression pour le plateau de batterie sous les sièges, et la zone où un compartiment moteur serait normalement sera aussi moulée sous pression. On me dit que Tesla éliminera environ la moitié de l'atelier de carrosserie avec cet investissement, ainsi que 1 000 pièces estampillées par véhicule. Les travailleurs de Tesla pourront apporter trois composants moulés sous pression à la ligne de production principale, les assembler au groupe motopropulseur, et déposer la carrosserie par-dessus. »

Qu'est-ce que tout cela signifie pour l'industrie automobile ? Plus important encore, qu'est-ce que cela signifie pour les fournisseurs de rang 1 qui livrent des millions sur des millions de composants usinés et fabriqués chaque année aux constructeurs automobiles ? En un mot : beaucoup. En plus de s'outiller pour une toute nouvelle gamme de véhicules, ces ateliers doivent se préparer pour un changement implacable et de plus en plus rapide alors que les combustibles fossiles cèdent la place à l'énergie électrique et que les constructeurs continuent leur poussée pour des véhicules toujours plus intelligents, plus légers (et souvent autonomes).

Voici trois parties du terrain d'usine qui seront les plus affectées :

Tendance de Fabrication N° 1 : Outils de Coupe

Un grand changement viendra sous la forme de matériaux avancés. Oui, l'aluminium continuera à jouer un rôle clé pour rendre les voitures plus légères, mais il y aura aussi beaucoup de PRFC (plastique renforcé de fibre de carbone) et d'autres matériaux composites qui arrivent sur la scène automobile.

Malheureusement, ces matériaux sont à la fois abrasifs et sujets à l'effilochage, l'éclatement et la délamination. Comme discuté dans Better MRO Comment Améliorer le Temps en Usinage Automobile, le diamant polycristallin (PCD) et les outils de coupe en diamant dits « veinés » seront une partie clé pour être compétitif avec les composites alors que leur utilisation augmente. Cette histoire a aussi mentionné l'utilisation accrue de fonte graphite compactée (CGI), aciers inoxydables et alliages d'acier haute résistance comme moyen de réduire le poids du véhicule, tous nécessitant que les ateliers de mécanique adoptent des outils carbure, céramique ou nitrure de bore cubique polycristallin (PCBN) spécifiques au matériau. Le faire produira le coût le plus bas par pièce, même si les outils de coupe eux-mêmes sont relativement chers.

Tendance de Fabrication N° 2 : Machines-Outils

Les mots « automobile » et « haute production » ont longtemps été synonymes, et véhicules à batterie ou pas, cela est peu susceptible de changer. En résultat, les tours à broches multiples, lignes de transfert et cellules d'estampage et soudage automatisées continueront à produire la part du lion de la plupart des composants automobiles à haut volume.

Cependant, les quantités de production baisseront probablement quelque peu alors que l'utilisation des VEB monte en flèche et que les véhicules à moteur à combustion interne (MCI) vont progressivement la voie de l'essence à 50 cents le gallon, ouvrant la porte aux ateliers avec les tours CNC de style suisse sophistiqués comme décrits ici.

Bien que souvent associés à l'usinage médical, ces machines-outils flexibles sont généralement équipées de vitesses de broche rapides et de postes d'outils de coupe généreux et peuvent effectuer plusieurs opérations d'usinage simultanément. Cela les rend bien adaptés pour les volumes plus élevés communs dans l'espace automobile, surtout quand leurs propriétaires investissent dans les chargeurs de barres style magasin et la détection de rupture d'outil nécessaires pour la fabrication sans lumière (lights-out manufacturing).

Tendance de Fabrication N° 3 : Impression 3D et Fabrication Additive

Bien que longtemps considérée comme une technologie « prototype seulement », l'impression 3D devient progressivement un acteur sur le marché de la fabrication. HP, par exemple, vante ses imprimantes Metal Jet et Multi Jet Fusion comme capables de produire des pièces à haut volume, faible coût en métal ou plastique, et vante même son utilisation par Volkswagen et d'autres constructeurs automobiles.

Cela dit, l'un des plus grands avantages de l'impression 3D pour de nombreux fabricants — automobile ou autre — est sa capacité à produire rapidement des gabarits d'usinage, fixations d'assemblage, pinces robotiques, matrices de presse plieuse et autres outillages pour le terrain d'usine à faible coût. C'est particulièrement vrai étant donné la large gamme de polymères de qualité ingénierie tels que les composites à fibres, Ultem et PEEK. Ces matériaux et d'autres donnent aux ingénieurs une grande latitude et une flexibilité extrême, non seulement pour des fins d'outillage mais pour la conception de prototypes fonctionnels.

La fabrication additive (FA) gagne aussi en popularité dans l'industrie de la fonderie, où elle est utilisée pour construire des noyaux et moules, ainsi que l'impression d'inserts métalliques pour utilisation dans les moules d'injection plastique.

Donné le rythme rapide de changement dans tous les secteurs de fabrication, l'automobile parmi eux, il sera plus important que jamais pour les ateliers de mécanique, fabricants de tôlerie, fabricants d'électronique et autres de développer des processus de fabrication rapides et flexibles.

Les outils établis de terrain d'usine tels que le préréglage hors ligne, le palpage en cours de processus, et les systèmes de maintien de pièce à point zéro ouvriront la voie, suivis par l'utilisation de la simulation logicielle et du jumeau numérique. Les deux aideront à rationaliser la programmation machine et les tâches d'ingénierie, tandis que l'analytique machine activée IIoT servira à optimiser l'utilisation des outils de coupe et la disponibilité machine. Tout est là pour la prise. Tout ce que les fabricants ont à faire est d'y aller et de conduire.

Comment Vous Préparez-vous pour l'Adoption à Grande Échelle des Véhicules Électriques ?

L'adoption à grande échelle des véhicules électriques aura des répercussions significatives pour les fournisseurs automobiles.

Les changements auront un impact majeur sur les fournisseurs de l'industrie qui livrent des millions sur des millions de composants usinés et fabriqués chaque année aux constructeurs automobiles.

Nous avons identifié trois parties du terrain d'usine que nous pensons être les plus affectées. Laquelle impactera votre entreprise ? Participez à notre sondage pour partager vos idées.

Lequel des changements suivants impactera le plus votre atelier ?

Quelles mesures prenez-vous pour accélérer vos capacités de production de véhicules électriques ? Partagez vos pensées et idées dans les commentaires ci-dessous.