積層造形を活用した先進的な電気自動車生産

電気自動車（EV）の普及は、内燃機関とニッケル水素電池の組み合わせで動くハイブリッド車トヨタ・プリウスから始まりました。プリウス登場以来、多くのハイブリッド車とバッテリー電気自動車（BEV）が市場に参入し、EVの採用は年々増加しています。2020年には310万台のEVが販売され、2021年11月だけで72万台以上のプラグイン車が販売され、月間販売記録を更新し、EVへの関心の高まりを示しました。このトレンドが鈍化する兆しはありません。

ゼネラルモーターズはガソリン車（ICE車）を段階的に廃止し、2035年までに全車両をゼロエミッション車にすると表明しています。同様に、バイデン大統領は政府車両をEVに置き換える（計64.5万台以上）と発表し、2030年までに新車販売の半分をEVにする大統領令を発令しました。さらに、Bloomberg Marketsは2040年までに世界の自動車販売の3分の2以上がEVになると予測し、Edison Electricは2030年までにEV年間販売が350万台を超えると推定しています。

自動車業界の未来が電動化であることは明らかで、今こそ企業がEV開発を始める時です。自動車生産市場の変化に対応するのは容易ではありませんが、積層造形を活用すればプロセスを簡素化し、自動車OEMがますます電動化する世界で成功するのを支援できます。

従来の製造手法と比較して、積層造形はより軽量なコンポーネントと高度なカスタマイゼーションを可能にし、主要な生産ボトルネックとなっていたサプライチェーンの制約も回避できます。比較的低い生産ボリュームと、成長しつつも不確実な需要の中で、EVメーカーとサプライヤーは、積層造形が提供する柔軟性、速度、コスト効率の恩恵を受けられます。

EVにおける積層造形のメリット

積層造形はEV業界関係者にいくつかの利点を提供します。積層造形をEV生産サイクルに組み込むことで、以下が可能になります：

複雑なパーツを設計し、軽量化してバッテリー寿命を延ばす

自動車業界は長年、燃費向上のため様々な軽量化オプションを追求してきました。EVでは、より軽いパーツがバッテリー寿命の向上に直結するため、品質や安全性を犠牲にせず車両を軽くする方法をメーカーは必死で模索しています。

そこに積層造形が登場します。3Dプリントは、従来の製造技術より少ない材料で複雑な有機的形状を作れるだけでなく、複数のパーツを組み立て不要の単一コンポーネントに統合することも可能です。結果として得られる製品は、組み立て・溶接されたパーツより軽量であることが多く、多くの用途で従来製造パーツと同等の強度を発揮できます。積層造形の複雑なパーツ作成能力は、バッテリースペースの最大化にも役立ちます。設計者は薄肉で複雑なスタッカブル形状のケーシングを製造できます。

多様な材料を使用し、優れた熱性能を達成する

3Dプリントは「対応材料が限られる」という評判がありますが、利用可能なオプションはここ数年で大幅に増えました。自動車仕様を満たし、車両重量削減に貢献する材料が多数あります。例えば、ガラス繊維強化PBT（ポリブチレンテレフタレート）比で20%の軽量化を実現する材料もあります。既存オプションでニーズが満たせない場合、カスタム3Dプリント材料を配合して特定の機械的特性を達成することも可能です。

さらに、3Dプリント対応材料の多くは従来製造材料より優れた熱特性を持ち、EVバッテリー寿命の延長に貢献できます。EVバッテリーは穏やかな温度（保管時50°F、充電・走行時77°Fが理想）で維持するのがベストですが、金属コンポーネントを使うと温度管理が難しいです。一方、3Dプリントされた筐体と熱交換器なら、エンジニアにより多くの材料選択肢が与えられ、バッテリー温度をより良く制御できます。

少量生産ランをコスト効率よく実現する

射出成形は大量生産ランに最適ですが、ツーリングコストがかかるため少量ランでは高コストで非現実的になりがちです。EV需要は急増していますが、まだ従来のICE車の市場規模には遠く及びません。そのため、少量生産での積層造形のコスト効率が、企業が合理的な単価で必要なコンポーネントを作るのを助けます。

タイム・トゥ・マーケットを短縮する

積層造形はツーリングを必要としないため、製造タイムラインを加速できます。射出成形の納期と比較して、積層造形はリードタイムを最大50%短縮でき、イテレーションプロセスと最終生産をスピードアップします。結果として、企業は積層造形を用いて車両開発時間を大幅に短縮できます。

車両のカスタマイズを容易にする

ツーリングが不要なため、設計更新とカスタマイズオプションの提供がより容易かつ大幅に低コストになります。積層造形なら、バッジからブラケットまで、コストと生産時間を大幅に増やさずに顧客が簡単にカスタマイズできます。

サプライチェーンの制約を回避する

従来の製造手法に従うと、特に最近のグローバルサプライチェーン問題でボトルネックに巻き込まれがちです。積層造形なら、企業やその製造パートナーが3Dプリンタを持つ場所ならどこでもパーツを作れるため、これらの潜在的ボトルネックを多くスキップできます。従来の生産・出荷チャネルを待つ代わりに、どこからでもオンデマンドで設計・プリントできます。

EV生産における積層造形の一般的なアプリケーション

多くの業界が試作に積層造形を用いますが、EV業界も例外ではありません。また、企業は製造と試作プロセスに必要なジグ、治具、その他ツールをコスト効率よく作るために積層造形を利用します。

エンドユースパーツでは、バッテリーボックスから照明ベゼルまであらゆるものを3Dプリント技術で作ります。エンクロージャ、トリム、クリップ、バッジ、ブラケット、エア・流体・配線ルーティングなどが3Dプリント可能です。一部企業は充電ポート、プラグカバー、HVACキネマティクス、マウント、キャップをプリントしています。

3Dプリントは電気コネクタの製造でますます人気です。これらはしばしば小型で極めて高精度が求められるため、従来のプラスチック射出成形ではコストが高くなります。将来的には、EVバッテリーを大規模に3Dプリントすることも可能になるかもしれません。

Fast RadiusでのEVコンポーネント製造

積層造形はEVメーカーに多くのメリットを提供し、自動車業界の未来である可能性が高いです。しかし、従来の製造技術から積層造形への移行がすべての組織にとって容易とは限りません。

そこが、経験豊富な製造パートナーと協働する価値のあるところです。Fast Radiusでは、積層造形のエキスパートとして、お客様の3Dパーツが生産準備完了になるよう支援します。オンラインツールで設計、材料、生産オプションを検討したり、見積もりを開始したりできます。始める準備はできましたか？ アカウントを作成してパーツ設計をアップロードするか、今すぐお問い合わせください！

3Dプリントのコスト、積層造形プロセスで期待できることなどについてさらに学びたい方は、リソースセンターをご覧ください。