今日の自動車製造部門を形成する 5 つの主要なトレンド

Fast Radius、キー アカウント マネージャー、Shant Alexanian 著

自動車製造業界が直面している最大の課題の 1 つは、技術者が軽量、高強度、低コストの部品を製造できるようにする技術を絶え間なく求めていることです。これにより、多くの製造業者は、変化する消費者や業界の要求をより効果的に満たすことができる革新的な新しい材料と方法を模索するようになりました.

たとえば、電気自動車の需要を見てみましょう。現在、市場の需要は、自動車業界が消費者に手頃な価格で電気自動車を提供する能力を上回っています。その理由の 1 つは、バッテリー メーカーが現在の技術で可能な限界に達し始めているためです。

ただし、パワートレイン技術 (バッテリーのエネルギーをモーター用の AC 電源に変換するシステム) の新しい設計には、シリコン カーバイド (SiC) 半導体技術が含まれています。これにより、バッテリーの効率が向上し、製造コスト効率が向上します。ほんの一例ですが、パワートレイン技術の発展は、自動車製造部門全体で大きな動きが起こっている証拠です。この動きは、コストと燃料効率、持続可能性、パーソナライズへの関心の高まりによって定義されます。 2020 年の自動車業界のトップ トレンドをいくつか紹介します。

1.軽量で燃料効率の高い素材

多くの自動車部品は、伝統的に鉄と鋼の合金で製造されており、どちらも頑丈ですが重い素材です。しかし、製造技術の発展により、自動車メーカーはこれらの金属部品を、アルミニウム、マグネシウム、高性能プラスチック、炭素繊維、その他の複合材など、大幅に軽量で同等の強度と強度を備えた新しい材料セットに置き換えることができるようになりました。剛性。これにより、メーカーは消費者の要求とますます厳しくなる連邦燃費基準を満たすことができます。

米国エネルギー省 (DOE) によると、革新的な軽量素材を自動車設計に組み込むことで、シャーシの重量を最大 50% 削減でき、重量が 10% 削減されるごとに燃料効率が最大 8% 向上します —メーカーが実証した利点。フォードが 2015 年に全アルミニウム製の F-150 ピックアップを導入したとき、この車両は市場に出回っているスチール製のピックアップよりも大幅に軽量であることが証明され、このトラックはクラス最高の燃費を実現しました。

軽量素材は、自動車部門が電動化に移行するにつれて特に重要になります。これにより、車両の質量を増やすことなく、より高度な安全、電子機器、排出システムを車に搭載できるようになります。 DOE によると、軽自動車の 25% が軽量コンポーネントと高効率エンジンで作られている場合でも、消費者は 2030 年までに年間 50 億ガロン以上の燃料を節約できる可能性があります。燃料効率が向上すると、電気自動車の航続距離も伸びます。

カーボンファイバーは、強度と剛性がメーカーにとって魅力的な素材の 1 つです。これは、軽量金属やその他の複合材料で作られたコンポーネントと同等の性能特性を持ちながら、大幅に軽量化された部品をエンジニアが作成できるようにするためです。

しかし、炭素繊維の製造には非常に精密な製造方法が必要なため、手間とコストがかかる素材です。炭素繊維の現在の需要の多くは航空宇宙およびエネルギー部門から来ていますが、特に製造プロセスがより高度で費用対効果が高くなるにつれて、より多くの炭素繊維が自動車の設計に組み込まれる可能性があります.

2.オートメーションと自動運転車

自動化は、もう 1 つの重要な自動車製造トレンドです。人工知能、機械学習、モノのインターネット (IoT) テクノロジの能力と効率を活用することで、自動車会社は車両の安全性と効率の両方を向上させています。

特に IoT テクノロジーは、自動車セクターを変革する態勢を整えています。自動運転車はかつて不可能と思われていたかもしれませんが、今日のメーカーは、他の自動運転車によって取得されたリアルタイム データに基づいて運転アルゴリズムを更新するスマート カーを作成しています。

このデータはクラウド システムにアップロードされ、分析され、再配布されて、車両全体の自動化機能が改善されます。これにより、自動車は高性能カメラ、レーザー、リモート センサーの複雑なシステムを使用して、アダプティブ クルーズ コントロールを提供したり、車線逸脱を検出したりして、乗客の安全性を向上させることもできます。

さらに、COVID-19 のパンデミックは、自動運転車の潜在的な利点のいくつかを浮き彫りにしました。具体的には、曝露のリスクがある人と人とのやり取りを必要とせずに、食料品、医薬品、その他のアイテムを配達できる能力です。

3.電気自動車

電気自動車は、以前は航続距離と高価な製造コストによって制限されていましたが、近年、最先端のリチウム イオン カソード電池は、より強力で経済的に製造できるようになっています。実際、電気自動車は、早ければ 2022 年までにガソリン車よりも製造コストが安くなる可能性があります。バッテリーの価格は 2010 年から 2019 年の間に 80% 下落し、来年にはさらに 45% 下落すると予想されています。

テスラは、電気自動車製造の主要企業の 1 つです。その理由の 1 つは、バッテリー技術の可能性の限界を押し上げるという同社の継続的な取り組みのおかげです。耐久性があり、より長距離のバッテリーが必要なため、同社はリチウム イオン バッテリーからリン酸鉄リチウムで作られたバッテリーに移行しました。化学の変化により、バッテリーの製造コストが安くなり、充電間の走行距離が 400 マイル以上に伸び、バッテリーの寿命サイクルが 100 万マイルに延びる可能性があります。それだけでなく、リン酸鉄電池はより安全であり、エネルギー貯蔵として 2 次または 3 次のライフ サイクルに廃棄することができます。

自律走行車と電気自動車の分野が交わるもう 1 つの重要なプレーヤーは、Google の親会社の子会社である Waymo です。Waymo は最近 Volvo と提携して、自動運転と電気の両方を備えたライドシェアリング車を製造しています。これらの車はレベル 4 の自律性を備えており、ユーザーの入力なしで大部分の状況で自動操縦できることを意味します (自動車技術者協会の標準化された評価システムによると、レベル 0 は自律性がないことを示し、レベル 5 は完全な自律性を示します)。動力源を化石燃料からますます効率的な電池に移行することで、自動車製造業界をより持続可能にする要因はすべてあります。

4.アディティブ マニュファクチャリングを使用して、3D プリンティングで不可能なものを作る

アディティブ マニュファクチャリング手法は、多くの自動車メーカーがより高性能な自動車をより効率的に生産するのに役立っていますが、この技術の可能性はまだほとんど活用されていません。 3D プリンティングはラピッド プロトタイピングに広く使用されていますが、アディティブ テクノロジの開発により、メーカーは現在、製造ツールや最終用途部品を 3D プリントできるようになっています。

アディティブ テクノロジーは、設計と製造の合理化にも役立ちます。たとえば、以前は個別に成形してから溶接する必要があった多くのコンポーネント (吸気ダクトなど) を、1 ステップのプロセスで付加的に製造できるようになりました。 Additive テクノロジを使用して、従来の方法で作成されたコンポーネントよりもダッシュボードとパネル内のスペースを大幅に節約する独自のジオメトリを作成することもできます。

フォードは、アディティブ技術の革新的な力を利用した最初の自動車メーカーの 1 つです。 2020 年のシェルビー GT500 を設計する際、同社は付加製造プロセスを使用して、特定の部品コンポーネントに対して 10 を超える異なる設計を同時にテストしました。これにより、フォードは「これまでで最も空気力学的に進歩したムスタング」と呼ばれるものを作成することができました。

オンデマンドの積層造形の柔軟性は、自動車業界の潜在的なサプライ チェーンの課題を軽減するのにも役立ちます。たとえば、ポルシェは現在、3D プリントを使用して、旧式の自動車モデル用に希少または少量のコンポーネントを生産しています。この技術の多様性は、これまで以上に多くの自動車部品が革新的な方法で製造される可能性が高いことを意味します。

5.マスカスタマイゼーション

もう 1 つの自動車業界の新たなトレンドはマス カスタマイゼーションです。今日では、3 人に 2 人が新しい車を選ぶ際の重要な要素であると述べています。

付加技術は、専門自動車メーカーが非常に少量のユニークな車をより効果的に生産できるようにするだけでなく、非高級車メーカーが自社の車両に費用対効果の高いカスタマイズ オプションを提供できるようにもします。

Mini と Ferrari は、購入者が車の外装パネルの色から、LED トリム照明や個別のダッシュボードなどの細部に至るまで、すべてをカスタマイズできるようにする 2 つの企業です。メーカーは、オンデマンド製造の利点を活用して、パーソナライゼーションによって生じる課題に効率的かつ経済的に対応できます。従来の製造モデルがサポートするように部品を大量に生産するのではなく、オンデマンド製造では、運用の俊敏性を通じて生産を需要に正確に適合させます。

より自律的で持続可能な未来の製造

最終的に、これらの傾向は、高品質、効率的、持続可能で、特定のニーズに合わせて調整された製品に対する幅広い消費者の関心を反映しています.今後数年間で成功する可能性が最も高い自動車メーカーは、新しい技術革新を活用して、顧客の要求をより効率的かつ効果的に満たすことができるメーカーです。スマート テクノロジー、自動化、電動化、カスタマイズはすべて、自動車業界の進化を形作るトレンドです。

Fast Radius のオンデマンド デジタル マニュファクチャリング プラットフォームにより、生産のあらゆる段階で各顧客にエンド ツー エンドのサポートを提供できます。当社の設計チームは、部品設計が製造可能性のために最適化されていることを確認し、当社のエンジニアは、優れた品質の部品を製造するための最も効率的な方法とプロセスの決定を支援します。詳細について、または注文を開始するには、今すぐお問い合わせください。