Использование аддитивного производства для передовического производства электромобилей

Популярность электромобилей (EV) началась с Toyota Prius, гибридного автомобиля, движимого комбинацией двигателя внутреннего сгорания и никель-металл-гидридной батареи. С введением Prius многие гибридные и батарейные электромобили (BEV) вошли на рынок, и принятие электромобилей продолжает расти год за годом. В 2020 году было продано 3,1 млн EV, а в ноябре 2021 года وحده было продано более 721 000 плагиновых автомобилей, установив месячный рекорд продаж и означая растущий интерес к EV — и нет признаков замедления этого тренда.

General Motors планирует вытеснить бензиновые автомобили — также известные как автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ICE) — и обещает, что весь его парк будет состоять из автомобилей с нулевыми выбросами к 2035 году. Аналогично, президент Байден объявил, что государственный парк будет заменен EV, в сумме более 645 000 автомобилей, и издал исполнительный порядок с целью сделать половину всех новых автомобилей, проданных в 2030 году, электрическими. Дополнительно, Bloomberg Markets предсказывает, что более двух третей глобальных продаж автомобилей будут электрическими к 2040 году, в то время как Edison Electric оценивает, что продажи EV превзойдут 3,5 млн ежегодно к 2030 году.

Ясно, что будущее автомобильной промышленности — электрическое, и сейчас время для компаний начать разработку EV. Следование за автомобильным производственным рынком может быть сложным, но использование аддитивного производства может упростить процесс и помочь автомобильным OEM процветать, пока мы входим в все более электрический мир.

По сравнению с традиционными производственными методами, аддитивное производство позволяет более легкие компоненты и увеличенную кастомизацию, одновременно избегая ограничений цепочек поставок, которые были заметными препятствиями производства. С относительно низкими производственными объемами и растущим, но неопределенным спросом, производители EV и поставщики могут выиграть от гибкости, скорости и доступности, которые предлагает аддитивное производство.

Преимущества аддитивного производства в электромобилях

Аддитивное производство предлагает несколько преимуществ для тех, кто в индустрии EV. Включая аддитивное производство в цикл производства EV, вы можете:

Проектировать сложные детали, снижать вес и продлевать срок службы батареи

Автомобильная промышленность потратила годы на поиск различных вариантов облегчения, так как меньший вес означает повышенную топливную эффективность. В EV более легкие детали приводят к лучшей срок службы батареи, поэтому производители суматошно искали способы сделать автомобили легче без жертвы качеством или безопасностью.

Входит аддитивное производство. Не только 3D-печать позволяет инженерам создавать сложные органические геометрии, используя меньше материала, чем конвенциональные производственные техники, но она также позволяет им консолидировать несколько деталей в единый компонент, требующий мало или никакой сборки. Полученный продукт часто легче сварной или приварной детали и во многих применениях может соответствовать традиционно произведенным деталям по прочности. Способность аддитивного производства создавать сложные детали также может помочь в максимизации пространства батареи, так как дизайнеры могут изготавливать корпуса с более тонкими стенками в сложные, стакируемые формы.

Использовать разнообразие материалов и достигать лучшей тепловой производительности

В то время как 3D-печать имеет репутацию за ограниченный выбор совместимых материалов, количество доступных вариантов значительно выросло за последние несколько лет. Теперь есть много, что соответствует автомобильным спецификациям и может помочь снизить вес автомобиля. Например, некоторые материалы предлагают 20% снижение веса по сравнению со стекловолоконно-усиленным полибутилентерефталатом (PBT). Вы можете даже формулировать кастомные материалы 3D-печати для достижения специфических механических свойств, если никакие существующие варианты не удовлетворяют ваши нужды.

Дополнительно, многие материалы, совместимые с 3D-печатью, имеют лучшие тепловые способности, чем традиционные производственные материалы, что может помочь продлить срок службы EV батарей. В конце концов, EV батареи лучше держать при мягких температурах — 50°F лучше для хранения, в то время как 77°F идеально для зарядки и вождения — но поддержание этих температур может быть сложным при использовании металлических компонентов. С другой стороны, 3D-печатаемые оболочки и теплообменники дают инженерам больше материаловых вариантов, которые могут помочь лучше регулировать температуры батарей.

Экономично производить малые производственные запуски

В то время как литье под давлением идеально для крупных производственных запусков, оно может быть дорогим и непрактичным при выполнении малых запусков из-за стоимости создания инструментов. Спрос на EV быстро растет, но он все еще не близок к размеру рынка традиционных ICE автомобилей, поэтому стоимоэффективность аддитивного производства при малых объемах может помочь компаниям делать компоненты, которые им нужны, при разумной стоимости на деталь.

Сократите ваше время выхода на рынок

Поскольку аддитивное производство не требует инструментов, вы можете ускорить свой производственный таймлайн. По сравнению со сроками поставки литья под давлением, аддитивное предлагает сокращение лид-тайма до 50%, что ускоряет процесс итерации и финального производства. В результате компании могут драматически сократить время разработки автомобиля, используя аддитивное производство.

Легко кастомизировать автомобили

Отсутствие инструментов делает обновление дизайнов и предоставление вариантов кастомизации легче и значительно менее дорогим. С аддитивным производством клиенты могут легко кастомизировать все от значков до кронштейнов без значительного повышения затрат или производственных сроков.

Избегайте ограничений цепочек поставок

Следование традиционным производственным методам часто означает попадание в проблемы цепочек поставок — особенно с недавними глобальными проблемами цепочек поставок. Аддитивное производство позволяет компаниям пропускать многие из этих потенциальных бутылочных горлышек, так как компании могут делать детали везде, где у них или их производственных партнеров есть 3D-принтеры. Вместо ожидания традиционных производственных и отгрузочных каналов, они могут проектировать и печатать детали по запросу откуда угодно.

Распространенные применения аддитивного производства в производстве EV

Многие отрасли используют аддитивное производство в прототипировании из-за его скорости и доступности, и индустрия EV не исключение. Дополнительно компании используют аддитивное производство для стоимоэффективного создания приспособлений, фикстур и других инструментов, необходимых для производственных и прототипирующих процессов.

Когда речь идет о конечных деталях, компании используют 3D-печать для создания всего от коробок батарей до ободков освещения. Корпуса, обшивки, клипсы, значки, кронштейны, а также воздушные, жидкостные и проводные маршруты могут быть 3D-печатаны. Некоторые компании печатают зарядные порты, чехлы вилок, кинематику HVAC, крепления и колпачки.

3D-печать все более популярна для электрических разъемов, так как они часто малы и требуют экстремальной точности, что может увеличить стоимость традиционного пластикового литья под давлением. В будущем может даже стать возможным 3D-печатать EV батареи в масштабе.

Производство компонентов EV с Fast Radius

Аддитивное производство предлагает производителям EV множество преимуществ, и это, вероятно, будущее автомобильной промышленности. Однако переход от традиционных производственных техник к аддитивному производству не обязательно будет легким для каждой организации.

Именно здесь работа с опытным производственным партнером вступает в игру. В Fast Radius мы эксперты в аддитивном производстве. Когда вы работаете с нами, мы поможем гарантировать, что ваши 3D детали готовы к производству — и вы также можете использовать наши онлайн-инструменты для исследования дизайна, материала и производственных вариантов или начать котирование. Готовы начать? Создайте аккаунт, чтобы загрузить ваши дизайны деталей или свяжитесь с нами сегодня!

Чтобы узнать больше о стоимости 3D-печати, что ожидать в процессе аддитивного производства и многом другом, посетите наш центр ресурсов.