Производство электромобилей: 3 ключевых тренда, формирующих автопром

Масштабное принятие электромобилей будет иметь значительные последствия для автоподрядчиков: им нужно сменить процессы и технологии для обслуживания меняющихся рыночных потребностей. Вот три тренда, которые нужно знать.

Возможно, вы видели недавнее объявление General Motors (GM), описывающее, как председатель и CEO Мэри Барра обязалась сделать компанию углеродно-нейтральной на всех своих объектах к 2040 году. Как часть этого шага GM поэтапно прекратит производство бензиновых и дизельных легковых автомобилей и легких грузовиков в пользу технологии батарейных электромобилей (BEV) к 2035 году.

112-летний автопроизводитель также будет поставлять топливные ячейки Hydrotec «power cubes» производителю тяжелого оборудования Navistar и сотрудничает с Honda для коммерциализации водородных топливных ячеек как дополнения к батарейным автомобилям. Самое заметное во всем в объявлении GM был призыв Барры к отрасли: «Мы призываем других последовать примеру и оказать значительное влияние на нашу отрасль и экономику в целом».

Не ошибитесь — даже без поддержки GM, BEV-трансформация уже была в полном разгаре. За шесть месяцев до объявления Барры Allied Market Research предсказала, что глобальный рынок электромобилей достигнет 802 миллиардов долларов к 2027 году, составной годовой темп роста (CAGR) 22,6 процента и пятикратный рост стоимости рынка 2019 года.

В то же время Tesla и флот стартап-конкурентов (многие из них китайские) меняют способ проектирования, доставки и обслуживания автомобилей. Традиционный двухгодичный цикл разработки автомобильной отрасли ускоряется, уступая место облачным функциональным обновлениям и быстрым дизайн-итерациям, когда-то невообразимым.

«Илон Маск вносит инженерные изменения на лету», — говорит Лори Харбор, президент и CEO консалтинговой фирмы Harbour Results Inc. из Саутфилда, Мичиган.

«Другими словами, Model Y, вышедшая в январе, не та Model Y, которую можно купить в магазине сегодня. Они её улучшили, способом, не в отличие от того, как Apple регулярно пушит обновления на iPhone. Сравните это с General Motors или одним из других Big Three — если кто-то там найдет возможность улучшения, компания подождет до следующего модельного года, чтобы реализовать её. Люди в Tesla просто улучшают свои продукты по ходу дела».

Tesla также меняет способ производства автомобилей. Один заметный пример — инвестиции CEO Илона Маска в восемь гига-прессов для литья под давлением от Idra Group в Италии — самых больших в мире — которые автопроизводитель будет использовать для производства цельных алюминиевых литьев для подрамника Model Y.

«Это большая сделка», — говорит Харбор. «Будет одна большая литая деталь для поддона батареи под сиденьями, и область, где обычно сидел бы двигатель, также будет лита. Мне говорят, что Tesla устранит примерно половину кузовного цеха с этой инвестицией, вместе с 1000 или около того штампованных деталей на автомобиль. Рабочие Tesla смогут принести три литых компонента на главную производственную линию, собрать их к приводу и положить кузов сверху».

Что всё это значит для автомобильной промышленности? Что важнее, что это значит для поставщиков 1-го уровня, которые доставляют миллионы mecanических и фабрикационных компонентов каждый год автопроизводителям? В одном слове: много. Помимо наладки под целый ряд новых автомобилей, эти цеха должны готовиться к неумолимому и все более быстрому изменению, пока ископаемое топливо уступает место электричеству, а автопроизводители продолжают свой толчок к всё более умным, легким (и часто автономным) автомобилям.

Вот три части цеха, которые будут наиболее затронуты:

Тренд производства № 1: Режущий инструмент

Одно большое изменение придет в виде передовых материалов. Да, алюминий продолжит играть ключевую роль в облегчении автомобилей, но также будет много CFRP (углеродно-волокнисто-усиленный пластик) и других композитных материалов, выходящих на автомобильную сцену.

К сожалению, эти материалы и абразивны, и склонны к выворотке, щеплению и деламинации. Как обсуждалось в Better MRO's How to Improve Time in Automotive Machining, поликристаллический алмаз (PCD) и так называемые «венозные» алмазные режущие инструменты будут ключевой частью конкурентоспособности с композитами по мере увеличения их использования. Эта история также упоминала увеличенное использование чугуна с компактной графитом (CGI), нержавеющих сталей и высокопрочных стальных сплавов как средства снижения веса автомобиля, все это потребует, чтобы машиностроительные цехи приняли материал-специфичные твердосплавные, керамические или поликристаллические кубические нитриды бора (PCBN) инструменты. Это даст наименьшую стоимость на деталь, даже если режущие инструменты сами по себе относительно дорогие.

Тренд производства № 2: Станки

Слова «автомобильный» и «высокосерийный» долго были синонимами, и батарейные автомобили или нет, это вряд ли изменится. В результате многовенчатые винторезательные станки, трансфер-линии и автоматизированные штамповочные и сварочные ячейки продолжат производить львиную долю большинства высокосерийных автокомпонентов.

Однако производственные объемы, вероятно, немного упадут, когда использование BEV наберет обороты, а автомобили с ДВС (ICE) постепенно пойдут по пути 50-центового бензина, открывая дверь цехам со сложными швейцарскими типами токарных станков с ЧПУ, как описано здесь.

Хотя часто ассоциируемые с медицинской обработкой, эти гибкие станки обычно оснащены быстрыми скоростями шпинделя и щедрыми станциями режущего инструмента и могут выполнять множественные операции обработки одновременно. Это делает их хорошо подходящими для более высоких объемов, общих в автопространстве, особенно когда их владельцы инвестируют в магазинные типы пруточных подателей и детекторы поломки инструмента, необходимые для беслюдного производства.

Тренд производства № 3: 3D-печать и аддитивное производство

Хотя долго считавшаяся технологией «только для прототипов», 3D-печать постепенно становится игроком на производственном рынке. HP, например, рекламирует свои Metal Jet и Multi Jet Fusion принтеры как способные производить высокосерийные, низкозатратные детали в металле или пластике, и даже хвастается их использованием Volkswagen и другими автопроизводителями.

Тем не менее, одно из крупнейших преимуществ 3D-печати для многих производителей — автопроизводителей или иных — это её способность быстро производить низкозатратные приспособления для обработки, сборочные приспособления, робототехнические захватчики, штампы для прессов и другое инструментальное оборудование для заводского пола. Это особенно верно, учитывая широкий ассортимент инженерных полимеров, таких как волокнисто-наполненные композиты, Ultem и PEEK. Эти и другие материалы дают инженерам широкую свободу и экстремальную гибкость, не только для инструментальных целей, но и для проектирования функциональных прототипов.

Аддитивное производство (AM) также растет в популярности в литейной отрасли, где оно используется для изготовления сердечников и форм, а также печати металлических вставок для использования в пластиковых литейных формах.

Учитывая быстрый темп изменений во всех производственных секторах, автопром среди них, будет важнее чем когда-либо для машиностроительных цехов, листометаллических фабрикаторов, производителей электроники и других разрабатывать быстрые и гибкие производственные процессы.

Устоявшиеся инструменты цеха, такие как офлайн-предустановка, впроцессное зондирование станка и нулевые системы закрепления, прокладывают путь, за которыми следуют использование программной симуляции и цифровой двойник. Оба помогут упростить программирование станков и инженерные задачи, в то время как IIoT-аналитика станков будет служить для оптимизации использования режущего инструмента и времени работы станка. Всё это там для взятия. Всё, что производители должны сделать — это сесть и ехать.

Как вы готовитесь к масштабному принятию электромобилей?

Масштабное принятие электромобилей будет иметь значительные последствия для автоподрядчиков.

Изменения будут иметь большое влияние на поставщиков отрасли, которые доставляют миллионы mecanических и фабрикационных компонентов каждый год автопроизводителям.

Мы выделили три части цеха, которые, как мы думаем, будут наиболее затронуты. Какое повлияет на ваш бизнес? Примите участие в нашем опросе, чтобы поделиться идеями.

Какое из следующих изменений сильнее всего повлияет на ваш цех?

Какие шаги вы предпринимаете для ускорения ваших возможностей производства электромобилей? Поделитесь мыслями и идеями в комментариях ниже.