IDTechEx analiza las oportunidades y barreras que enfrenta la impresión 3D para vehículos eléctricos

IDTechEx analiza las oportunidades y barreras que enfrenta la impresión 3D para vehículos eléctricos

El mercado de vehículos eléctricos (EV) experimentó otro emocionante año de crecimiento en 2023. Tras un aumento del 62 % en las ventas de automóviles eléctricos en 2022 en comparación con 2021, IDTechEx predice un aumento del 16 % en las ventas globales ventas para 2023. Sin embargo, el crecimiento se vio algo limitado durante el año debido al desempeño de los híbridos enchufables (PHEV) en Europa , particularmente en la primera mitad de 2023, atribuido en parte a las reducciones de los subsidios en Alemania . Sin embargo, muchos coinciden en que los vehículos eléctricos representan el futuro de la industria automotriz, particularmente para los turismos.

Dado que los vehículos eléctricos representan una oportunidad de ingresos de 3,5 billones de dólares para 2044, según las previsiones de IDTechEx, no sorprende que la industria de fabricación aditiva (AM) esté generando entusiasmo por esta área de aplicación. Después de todo, capturar incluso una fracción de la cadena de suministro de fabricación de vehículos eléctricos generaría ingresos y crecimiento considerables para la industria de la fabricación aditiva. Sin embargo, esto plantea la pregunta: dados los beneficios únicos de la impresión 3D, ¿cuáles son sus verdaderas oportunidades para la producción de vehículos eléctricos? ¿Y dónde afrontará AM las mayores dificultades? Estas preguntas se analizan aplicación por aplicación en el nuevo informe de IDTechEx, " Impresión 3D y fabricación aditiva 2024-2034: Tecnología y perspectivas del mercado ", que combina la experiencia única de IDTechEx en impresión 3D y vehículos eléctricos. Este artículo analiza a mayor nivel las oportunidades y barreras que enfrenta la fabricación aditiva para la producción de vehículos eléctricos.

Los actores de la fabricación aditiva ven oportunidades para la fabricación aditiva en la producción de vehículos eléctricos:

Como se analizó en muchas entrevistas con fabricantes clave de impresoras y proveedores de materiales en la fabricación aditiva, existen varias oportunidades para que la fabricación aditiva proporcione valor a las cadenas de suministro de fabricación de vehículos eléctricos, como por ejemplo:

• Aligeramiento : la AM puede ayudar a aligerar las piezas, lo que puede ampliar la autonomía de un vehículo eléctrico y/o crear espacio para otros componentes (es decir, baterías más grandes).
• Simplificación de la fabricación : la fabricación aditiva podría permitir que grandes conjuntos se consoliden en menos piezas, lo que podría permitir una cadena de suministro simplificada y reducciones de costos.
• Mejorar la velocidad de comercialización : la fabricación aditiva ayuda a reducir los tiempos del ciclo de diseño al reducir los tiempos de producción y los costos de creación de prototipos y herramientas. Al acortarse los ciclos de diseño de los vehículos, la fabricación aditiva podría ayudar a llevar los vehículos eléctricos al mercado más rápidamente mediante la producción de prototipos (tanto estéticos como funcionales) y herramientas (para cortar, estampar, formar, moldear y fundir).
• Cambios en las cadenas de suministro de automóviles heredadas: a medida que las piezas heredadas se cambien por otras específicas para vehículos eléctricos (es decir, baterías, motores eléctricos, componentes de refrigeración, etc.), los fabricantes de automóviles crearán nuevas cadenas de suministro para dar cabida a estas nuevas piezas. Esto puede dejar espacio para que la AM gane participación de mercado, especialmente si los fabricantes están más dispuestos a considerar tecnologías alternativas a medida que ajustan sus cadenas de suministro.
• Flexibilidad en los actores emergentes de vehículos eléctricos : el mercado de vehículos eléctricos tiene numerosas empresas emergentes que están más dispuestas a considerar tecnologías de producción alternativas como la fabricación aditiva en comparación con los actores automotrices tradicionales, lo que crea una nueva base de clientes potenciales para la fabricación aditiva. Estas nuevas empresas pueden estar más interesadas en la dinámica de la cadena de suministro digital que los actores tradicionales con cadenas de suministro de larga data. Además, podrían beneficiarse de la flexibilidad de la fabricación aditiva para evitar la necesidad de establecer una economía de escala para llevar su producto al mercado.

Las barreras a las que se enfrenta la aplicación de la impresión 3D en vehículos eléctricos

Sin embargo, como señalaron los usuarios finales clave, la AM enfrenta muchos desafíos en su aplicación en vehículos eléctricos, particularmente en su aplicación para componentes de producción:

• Alto costo de la fabricación aditiva : la mayoría de las piezas impresas en 3D no pueden competir en precio con las piezas mecanizadas, fundidas o moldeadas tradicionalmente. Incluso para las piezas en las que la AM puede mejorar su rendimiento o peso, si la AM da como resultado una mayor estructura (es decir, a través de la optimización de la topología) que genera más costos (es decir, a través del posprocesamiento), entonces muchos fabricantes de vehículos eléctricos preferirían mantener la pieza como está. . Será un desafío encontrar aplicaciones en las que los beneficios de rendimiento de la FA justifiquen el costo, especialmente considerando la necesidad de reducir el costo de los vehículos eléctricos para aumentar la adopción en el mercado masivo.
• Cartera y fuentes de materiales limitadas : la mayoría de las tecnologías de fabricación aditiva aún no procesan las aleaciones de acero y de aluminio comúnmente utilizadas por los fabricantes de equipos originales (OEM) de automóviles. Además, las fuentes únicas de materiales en AM presentan preocupaciones sobre la resiliencia de la cadena de suministro para los OEM.
• Sesgo hacia los métodos y cadenas de suministro establecidos, especialmente en los principales fabricantes de equipos originales : existe un sesgo hacia las técnicas tradicionales de mecanizado y moldeo, especialmente en los principales fabricantes de equipos originales como GM. Además, existen cadenas de suministro establecidas desde hace mucho tiempo con las que puede competir la fabricación aditiva. Dada la aversión que pueden tener los OEM al riesgo, es difícil introducir nuevas tecnologías de fabricación como la fabricación aditiva.
• El rendimiento de la producción es demasiado bajo para el mercado masivo: la fabricación aditiva tiene un rendimiento menor que los procesos de fabricación establecidos, lo que dificulta lograr una producción de alto volumen para los vehículos eléctricos del mercado masivo.
• Falta de necesidad de mejoras de rendimiento : para muchas piezas del mercado masivo, las soluciones actuales funcionan bastante bien, por lo que no hay necesidad de que los OEM adopten AM independientemente de que AM mejore su rendimiento.
• Falta de confiabilidad : dado que los OEM son bastante reacios al riesgo, la fabricación aditiva debe demostrar su calidad y consistencia para ser utilizada en vehículos eléctricos del mercado masivo.

¿Estoy avanzando en la producción de vehículos eléctricos?

A pesar de estos desafíos, la industria de la fabricación aditiva todavía está viendo avances en su penetración en el mercado de los automóviles eléctricos. Una de las historias más importantes de 2023 en la industria de la impresión 3D fue que Tesla impulsó la "gigacasting", un proceso que consiste en utilizar máquinas de fundición masivas para fabricar grandes piezas individuales para los bajos de sus vehículos eléctricos. Un componente clave de este proceso implica la inyección de aglutinante de arena para producir núcleos de fundición. Ahora que otros fabricantes de equipos originales de automóviles, como Toyota, están considerando incorporar gigacasting en sus propias cadenas de suministro, esta nueva aplicación representa el potencial futuro de la impresión 3D para tener un impacto significativo en el mercado de vehículos eléctricos.

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