Exploiter la fabrication additive pour une production avancée de véhicules électriques

La popularité des véhicules électriques (VE) a commencé avec la Toyota Prius, un véhicule hybride propulsé par la combinaison d'un moteur à combustion interne et d'une batterie nickel-métal hydrure. Depuis l'introduction de la Prius, de nombreux véhicules hybrides et électriques à batterie (VEB) sont entrés sur le marché, et l'adoption des véhicules électriques continue d'augmenter année après année. En 2020, 3,1 millions de VE ont été vendus et en novembre 2021 seul, plus de 721 000 véhicules rechargeables ont été vendus, établissant un record mensuel et signifiant un intérêt croissant pour les VE — et il n'y a pas de signe de ralentissement de cette tendance.

General Motors prévoit d'éliminer progressivement les voitures à essence — aka véhicules à moteur à combustion interne (MCI) — et s'engage que toute sa flotte sera composée de véhicules à zéro émission d'ici 2035. De même, le Président Biden a annoncé que la flotte gouvernementale sera remplacée par des VE, totalisant plus de 645 000 véhicules, et a émis un décret visant à ce que la moitié de toutes les nouvelles voitures vendues en 2030 soient électriques. De plus, Bloomberg Markets prédit que plus des deux tiers des ventes mondiales de voitures seront électriques d'ici 2040, tandis qu'Edison Electric estime que les ventes de VE dépasseront 3,5 millions par an d'ici 2030.

Il est clair que l'avenir de l'industrie automobile est électrique, et maintenant est le moment pour les entreprises de commencer à développer des VE. Suivre le marché de la production automobile peut être délicat, mais l'utilisation de la fabrication additive peut simplifier le processus et aider les OEM automobiles à prospérer alors que nous entrons dans un monde de plus en plus électrique.

Comparé aux méthodes de fabrication traditionnelles, la fabrication additive permet des composants plus légers et une personnalisation accrue, tout en évitant les contraintes de chaîne d'approvisionnement qui ont été des obstacles de production majeurs. Avec des volumes de production relativement faibles et une demande croissante mais incertaine, les fabricants et fournisseurs de VE peuvent bénéficier de la flexibilité, vitesse et abordabilité qu'offre la fabrication additive.

Avantages de la fabrication additive dans les véhicules électriques

La fabrication additive offre plusieurs avantages à ceux dans l'industrie des VE. En intégrant la fabrication additive dans le cycle de production des VE, vous pouvez :

Concevoir des pièces complexes, réduire le poids et prolonger la durée de vie de la batterie

L'industrie automobile a passé des années à poursuivre diverses options d'allègement, car moins de poids signifie une meilleure efficacité énergétique. Dans les VE, des pièces plus légères résultent en une meilleure durée de vie de la batterie, donc les fabricants se sont empressés de trouver des moyens de rendre les véhicules plus légers sans sacrifier la qualité ou la sécurité.

Voici la fabrication additive. Non seulement l'impression 3D permet aux ingénieurs de créer des géométries complexes et organiques en utilisant moins de matériau que les techniques de fabrication conventionnelles, mais elle leur permet aussi de consolider plusieurs pièces en un seul composant nécessitant peu ou pas d'assemblage. Le produit résultant est souvent plus léger qu'une pièce ajustée ou soudée et dans de nombreuses applications peut égaler les pièces fabriquées traditionnellement en termes de résistance. La capacité de l'additif à créer des pièces complexes peut aussi aider pour maximiser l'espace batterie, car les concepteurs peuvent fabriquer des boîtiers avec des parois plus fines dans des formes complexes et empilables.

Utiliser une variété de matériaux et atteindre de meilleures performances thermiques

Bien que l'impression 3D ait la réputation d'avoir une sélection limitée de matériaux compatibles, le nombre d'options disponibles a considérablement augmenté ces dernières années. Il y en a maintenant beaucoup qui répondent aux spécifications automobiles et peuvent aider à réduire le poids du véhicule. Par exemple, certains matériaux offrent une réduction de poids de 20 % par rapport au polybutylène téréphtalate (PBT) renforcé de fibres de verre. Vous pouvez même formuler des matériaux d'impression 3D personnalisés pour atteindre des propriétés mécaniques spécifiques si aucune option existante ne répond à vos besoins.

De plus, de nombreux matériaux compatibles avec l'impression 3D ont de meilleures capacités thermiques que les matériaux de fabrication traditionnels, ce qui peut aider à prolonger la durée de vie des batteries VE. Après tout, les batteries VE sont mieux maintenues à des températures douces — 10°C est idéal pour le stockage, tandis que 25°C est optimal pour la charge et la conduite — mais maintenir ces températures peut être délicat avec des composants métalliques. D'un autre côté, les boîtiers et échangeurs de chaleur imprimés en 3D donnent aux ingénieurs plus d'options de matériaux qui peuvent mieux réguler les températures des batteries.

Produire rentablement des séries de production à faible volume

Alors que le moulage par injection est idéal pour les séries de production à haut volume, il peut être cher et impraticable pour l'exécution de séries à faible volume en raison du coût de création d'outillage. La demande pour les VE augmente rapidement, mais elle n'est toujours pas proche de la taille du marché des véhicules MCI traditionnels, donc la rentabilité de la fabrication additive à faible volume peut aider les entreprises à fabriquer les composants dont elles ont besoin à un coût par pièce raisonnable.

Réduire votre délai de mise sur le marché

Puisque la fabrication additive ne nécessite pas d'outillage, vous pouvez accélérer votre calendrier de fabrication. Comparé aux délais de livraison du moulage par injection, l'additif offre une réduction du délai jusqu'à 50 %, ce qui accélère le processus d'itération et la production finale. En conséquence, les entreprises peuvent drastiquement réduire les temps de développement de véhicules en utilisant la fabrication additive.

Personnaliser facilement les véhicules

L'absence d'outillage rend la mise à jour des conceptions et la fourniture d'options de personnalisation plus faciles et significativement moins chères. Avec la fabrication additive, les clients peuvent facilement personnaliser tout, des badges aux supports, sans augmenter significativement les coûts ou les temps de production.

Éviter les contraintes de la chaîne d'approvisionnement

Suivre les méthodes de fabrication traditionnelles signifie souvent se heurter à des problèmes de chaîne d'approvisionnement — surtout avec les récents problèmes mondiaux de chaîne d'approvisionnement. La fabrication additive permet aux entreprises de contourner beaucoup de ces goulots d'étranglement potentiels, car les entreprises peuvent fabriquer des pièces n'importe où elles ou leurs partenaires de fabrication ont des imprimantes 3D. Au lieu d'attendre les canaux de production et d'expédition traditionnels, elles peuvent concevoir et imprimer des pièces à la demande depuis n'importe où.

Applications courantes de la fabrication additive dans la production de VE

De nombreuses industries utilisent la fabrication additive en prototypage grâce à sa vitesse et son abordabilité, et l'industrie des VE ne fait pas exception. De plus, les entreprises utilisent la fabrication additive pour créer rentablement des gabarits, dispositifs et autres outils nécessaires aux processus de fabrication et prototypage.

En ce qui concerne les pièces d'utilisation finale, les entreprises utilisent la technologie d'impression 3D pour créer tout, des boîtiers de batterie aux bagues de phares. Boîtiers, garnitures, clips, badges, supports, ainsi que le routage d'air, fluide et fils peuvent être imprimés en 3D. Certaines entreprises impriment des ports de charge, couvercles de prise, kinématiques CVC, supports et capuchons.

L'impression 3D est de plus en plus populaire pour les connecteurs électriques, car ils sont souvent petits et nécessitent une précision extrême, ce qui peut augmenter le coût du moulage par injection de plastique traditionnel. À l'avenir, il pourrait même être possible d'imprimer des batteries VE à grande échelle.

Fabrication de composants VE avec Fast Radius

La fabrication additive offre aux fabricants de VE de nombreux avantages, et c'est probablement l'avenir de l'industrie automobile. Cependant, passer des techniques de fabrication traditionnelles à la fabrication additive ne sera pas nécessairement facile pour chaque organisation.

C'est là qu'intervient le travail avec un partenaire de fabrication expérimenté. Chez Fast Radius, nous sommes experts en fabrication additive. Quand vous travaillez avec nous, nous nous assurons que vos pièces 3D sont prêtes pour la production — et vous pouvez aussi utiliser nos outils en ligne pour explorer les options de conception, matériau et production ou commencer un devis. Prêt à commencer ? Créez un compte pour télécharger vos conceptions de pièces ou contactez-nous dès aujourd'hui !

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