5 основных тенденций, формирующих автомобильный сектор сегодня

Автор Шант Алексанян, менеджер по работе с ключевыми клиентами, Fast Radius

Одной из самых больших проблем, стоящих перед автомобильной промышленностью, является постоянное стремление к технологиям, которые позволяют инженерам производить детали, которые легче по весу, обладают большей прочностью и меньшей стоимостью. Это побудило многих производителей искать новые инновационные материалы и методы, которые позволяют им более эффективно удовлетворять меняющиеся потребности потребителей и отрасли.

Возьмем, к примеру, спрос на электромобили. В настоящее время рыночный спрос превышает возможности автомобильной промышленности по выпуску электромобилей по доступной цене для потребителей, отчасти потому, что производители аккумуляторов начинают достигать пределов возможностей современных технологий.

Тем не менее, новые конструкции в технологии трансмиссии — системы, которая преобразует энергию батареи в мощность переменного тока для двигателя — включают полупроводниковые технологии на основе карбида кремния (SiC), которые повышают эффективность батарей и делают их производство более экономичным. Хотя это только один пример, разработки в области технологий силовых агрегатов свидетельствуют о более широком движении, происходящем в секторе автомобилестроения, определяемом повышенным вниманием к стоимости и эффективности использования топлива, устойчивости и персонализации. Вот некоторые из главных тенденций автомобильной промышленности 2020 года.

1. Легкие, экономичные материалы

Многие автомобильные компоненты традиционно изготавливаются из сплавов железа и стали, которые являются прочными, но тяжелыми материалами. Однако развитие производственных технологий позволило автомобильным компаниям заменить эти металлические компоненты новым набором материалов, включая алюминий, магний, высокоэффективные пластмассы, углеродное волокно и другие композиты, которые значительно легче и обладают сопоставимой прочностью и долговечностью. жесткость. Это позволяет производителям соответствовать требованиям потребителей и соответствовать все более строгим федеральным стандартам экономии топлива.

По данным Министерства энергетики США (DOE), включение инновационных легких материалов в автомобильную конструкцию может снизить вес шасси на целых 50%, а снижение веса на каждые 10% может повысить эффективность использования топлива до 8% — преимущества которых продемонстрировали производители. Когда в 2015 году компания Ford представила полностью алюминиевый пикап F-150, он оказался значительно легче стальных аналогов, представленных на рынке, что обеспечило ему лучшую в своем классе топливную экономичность.

Легкие материалы становятся особенно важными по мере того, как автомобильный сектор смещается в сторону повышенной электрификации, поскольку они позволяют автомобилям нести более совершенные системы безопасности, электроники и выбросов без увеличения массы автомобиля. По данным Министерства энергетики, к 2030 году потребители смогут экономить 5 миллиардов галлонов топлива или более в год, если хотя бы 25% легковых автомобилей будут производиться с использованием легких компонентов и высокоэффективных двигателей. Повышение эффективности использования топлива также расширяет модельный ряд электромобилей.

Углеродное волокно — это один из материалов, прочность и жесткость которого привлекательны для производителей. Это связано с тем, что он позволяет инженерам создавать детали со значительно меньшей массой, но с такими же эксплуатационными характеристиками, как у компонентов из легких металлов и других композитных материалов.

Однако, поскольку производство углеродного волокна требует чрезвычайно точных методов производства, это трудоемкий и дорогой материал. Хотя в настоящее время большая часть спроса на углеродное волокно приходится на аэрокосмическую и энергетическую отрасли, все больше углеродного волокна, вероятно, будет использоваться в автомобильных конструкциях, особенно по мере того, как производственные процессы становятся более совершенными и экономически эффективными.

2. Автоматизация и беспилотные автомобили

Автоматизация — еще одна ключевая тенденция в автомобилестроении. Используя мощь и эффективность технологий искусственного интеллекта, машинного обучения и Интернета вещей (IoT), автомобильные компании повышают как безопасность, так и эффективность своих автомобилей.

Технологии Интернета вещей, в частности, способны преобразовать автомобильный сектор. Беспилотные автомобили когда-то казались невозможными, но сегодня производители создают умные автомобили, которые обновляют свои алгоритмы вождения на основе данных, получаемых в реальном времени другими беспилотными автомобилями.

Эти данные загружаются в облачную систему, анализируются и перераспределяются для улучшения автоматизированных функций всего парка транспортных средств. Это также позволяет автомобилям использовать сложные системы мощных камер, лазеров и дистанционных датчиков для обеспечения адаптивного круиз-контроля или обнаружения выезда за пределы полосы движения, тем самым повышая безопасность пассажиров.

Кроме того, пандемия COVID-19 также выявила некоторые потенциальные преимущества беспилотных транспортных средств, в частности их способность доставлять продукты, лекарства и другие предметы без необходимости взаимодействия между людьми, что может привести к риску заражения.

3. Электромобили

В то время как электромобили ранее были ограничены их запасом хода и высокой себестоимостью производства, современные литий-ионные катодные батареи в последние годы стали более мощными и экономичными в производстве. Фактически, производство электромобилей может стать дешевле, чем их бензиновые аналоги, уже к 2022 году. Цены на аккумуляторы снизились на 80 % в период с 2010 по 2019 году, и ожидается, что в следующем году они упадут еще на 45 %.

Tesla является одним из ведущих производителей электромобилей, отчасти из-за постоянного стремления компании расширять границы возможностей аккумуляторных технологий. Стремление к долговечным батареям с большей дальностью действия привело к тому, что компания перешла с литий-ионных батарей на батареи, изготовленные из литий-железо-фосфата. Сдвиг в химическом составе удешевляет производство батарей, увеличивает дальность пробега между зарядками до более чем 400 миль и может увеличить срок службы батареи до 1 миллиона миль. Кроме того, железо-фосфатные батареи более безопасны и могут использоваться для вторичного или третичного жизненного цикла в качестве накопителя энергии.

Еще одним ключевым игроком на пересечении секторов автономных и электрических транспортных средств является Waymo, дочерняя компания материнской компании Google, которая недавно заключила партнерское соглашение с Volvo для производства парка автомобилей для совместного использования, которые являются как беспилотными, так и электрическими. Эти автомобили будут иметь автономию 4-го уровня, что означает, что они смогут управлять собой в большинстве ситуаций без участия пользователя (согласно стандартизированной рейтинговой системе Общества автомобильных инженеров, уровень 0 означает отсутствие автономии, а уровень 5 означает полную автономию). Все эти факторы способствуют повышению устойчивости автомобильной промышленности за счет перехода от ископаемого топлива к все более эффективным электрическим батареям.

4. Использование аддитивного производства для создания невозможного с помощью 3D-печати

В то время как методы аддитивного производства помогают многим автомобильным компаниям производить автомобили с более высокими характеристиками и более эффективно, весь потенциал технологии все еще остается неиспользованным. 3D-печать широко используется для быстрого прототипирования, но разработки в области аддитивных технологий теперь позволяют производителям печатать на 3D-принтере производственные инструменты и детали для конечного использования.

Аддитивные технологии также могут помочь упростить проектирование и производство. Например, многие компоненты (такие как воздухозаборные каналы), которые раньше нужно было формовать отдельно, а затем сваривать, теперь можно производить аддитивным способом в одноэтапном процессе. Аддитивные технологии также можно использовать для создания уникальных геометрических форм, которые экономят значительно больше места внутри информационных панелей и панелей, чем компоненты, изготовленные традиционными методами.

Ford был одним из первых производителей автомобилей, который воспользовался преобразующей силой аддитивных технологий. При разработке Shelby GT500 2020 года компания использовала процессы аддитивного производства для одновременного тестирования более 10 различных конструкций для конкретного компонента детали. Это позволило Ford создать то, что было названо «самым аэродинамически совершенным Мустангом на сегодняшний день».

Гибкость аддитивного производства по запросу также помогает смягчить потенциальные проблемы с цепочками поставок в автомобильной промышленности — например, Porsche теперь производит редкие или малосерийные компоненты для своих старых моделей автомобилей с использованием 3D-печати. Универсальность технологии означает, что весьма вероятно, что все больше автомобильных компонентов будет производиться с использованием инновационных методов, чем когда-либо прежде.

5. Массовая настройка

Другой новой тенденцией автомобильной промышленности является массовая кастомизация, которая отражает глобальную тенденцию к персонализации. Сегодня двое из трех человек говорят, что это важный фактор при выборе нового автомобиля.

Аддитивные технологии не только позволяют производителям специализированных автомобилей более эффективно производить уникальные автомобили в очень малых объемах, но и позволяют производителям не люксовых автомобилей предлагать экономичные варианты настройки своих автомобилей.

Mini и Ferrari — две компании, которые теперь позволяют покупателям настраивать все, от цвета наружных панелей автомобиля до мельчайших деталей, таких как светодиодная отделка салона и индивидуальные приборные панели. Производители могут использовать преимущества производства по требованию для эффективного и экономичного решения задач, связанных с персонализацией. Вместо массового производства деталей, как это поддерживают традиционные производственные модели, производство по требованию точно адаптирует производство к спросу за счет операционной гибкости.

Создание более автономного и устойчивого будущего

В конечном счете, эти тенденции отражают широко распространенный интерес потребителей к продуктам, которые являются высококачественными, эффективными, устойчивыми и адаптированными к их конкретным потребностям. Автопроизводители, которые смогут добиться успеха в ближайшие годы, смогут использовать новые технологические инновации для более эффективного и действенного удовлетворения потребностей своих клиентов. Умные технологии, автоматизация, электрификация и персонализация — все это тенденции, которые будут определять развитие автомобильной промышленности.

Цифровая производственная платформа Fast Radius по требованию позволяет нам предоставлять сквозную поддержку каждому из наших клиентов на каждом этапе производства. Наши проектные группы обеспечивают оптимизацию конструкций деталей для технологичности, а наши инженеры помогают определить наиболее эффективные методы и процессы для производства компонентов высочайшего качества. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше или начать работу над заказом.