Come la stampa 3D può semplificare la produzione di veicoli elettrici

Velocità, personalizzazione, convenienza… L’elenco dei vantaggi della stampa 3D nella produzione di veicoli elettrici (EV) è lungo.

L’IEA stima che nel 2022 siano circolate sulle strade oltre 26 milioni di auto elettriche, con un aumento del 60% rispetto all’anno precedente. Sebbene questo numero sia ancora una goccia nell’oceano in termini di mercato automobilistico complessivo, il divario si sta colmando più velocemente che mai.

E i veicoli elettrici non si riferiscono solo alle automobili. Scooter elettrici, carrelli, tram, veicoli aerei senza pilota, veicoli subacquei senza pilota, droni, elicotteri EVTOL e moto d’acqua possono essere tutti classificati come veicoli elettrici.

Mentre il mondo si spinge verso un futuro rinnovabile, le case automobilistiche sono costantemente alla ricerca di modi per semplificare i propri processi.

La produzione additiva si adatta perfettamente a questo contesto ed è già utilizzata per qualsiasi cosa, dalla prototipazione alla stampa di interi veicoli.

Prototipazione rapida di veicoli elettrici

Con l’aumento della domanda di veicoli elettrici, i tempi di sviluppo dei prodotti dei produttori stanno diventando sempre più aggressivi.

La stampa 3D consente la prototipazione accelerata. I file di progettazione possono essere facilmente modificati per eseguire iterazioni digitali, quindi stampati immediatamente per testare una versione fisica della parte.

Ciò elimina i lunghi tempi di attesa e i costi elevati associati ai metodi tradizionali, in cui la progettazione di ogni singolo prototipo dovrebbe essere esternalizzata e realizzata mediante processi come stampaggio, fusione o lavorazione meccanica.

Di conseguenza, il time-to-market è notevolmente ridotto, aspetto fondamentale in un settore in cui nuove idee emergono a giorni alterni.

Una volta trovato il prototipo vincente, spesso è possibile avviare la produzione semplicemente ampliando la stessa operazione di stampa 3D.

Produzione di parti per uso finale

Un grande vantaggio per la produzione additiva nell’attuale clima dei veicoli elettrici è la capacità di stampare parti su richiesta e in volumi bassi. Sebbene su base unitaria i metodi tradizionali siano probabilmente più economici, MOQ elevati impediscono loro di essere economicamente vantaggiosi.

Inoltre, la stampa 3D consente agli ingegneri di realizzare geometrie organiche complesse con un utilizzo minimo di materiale e di consolidare più parti in un’unica stampa pulita, eliminando la necessità di assemblaggio. Riduci inoltre il rischio di problemi nella catena di fornitura poiché le parti possono essere stampate ovunque.

Ma tutto questo significa sacrificare la qualità? No, in realtà è proprio il contrario. La stampa 3D consente anche soluzioni su misura per alcuni dei problemi specifici posti dalla produzione di veicoli elettrici.

Ad esempio, poiché per molti componenti è necessario meno materiale, i veicoli possono essere alleggeriti. Ciò migliora la durata della batteria e estende la portata. Le parti più piccole offrono più spazio per passeggeri, accessori o anche per una batteria più grande.

Il raffreddamento è un’altra considerazione importante per i veicoli elettrici. La produzione additiva fornisce l’accesso a un pool di materiali in continua espansione, molti dei quali hanno proprietà termiche favorevoli.

La fibra di carbonio e l’alluminio sono scelte popolari per la loro straordinaria resistenza, mentre l’ossido di litio-cobalto può essere utilizzato per creare elettrodi per batterie.

Altre parti di veicoli elettrici per uso finale attualmente prodotte con la stampa 3D includono scambiatori di calore, batterie a stato solido, staffe, connettori, alloggiamenti di trasmissione, cinematica HVAC, cornici di illuminazione e componenti estetici come portabicchieri.

Anche se potrebbero non essere ancora sulle strade, alcune aziende stanno già sperimentando veicoli completamente stampati in 3D.

Un altro modo in cui le case automobilistiche stanno ottimizzando i loro sforzi nella produzione di veicoli elettrici è costruendo microfabbriche. Queste fabbriche specializzate sono altamente automatizzate, meno costose da gestire e create con l’unico scopo di produrre bassi volumi di parti di veicoli elettrici. Questo percorso consente di offrire ai clienti una maggiore libertà di personalizzazione del proprio veicolo, che sembra essere la direzione in cui sta andando l’EV.

Attrezzature di produzione

La stampa 3D non deve necessariamente consumare l’intero processo di produzione, può funzionare in tandem con le tecniche tradizionali.

Volkswagen Autoeuropa, produttore dei famosi modelli Scirocco e Sharan, ora stampa in 3D quasi tutte le sue attrezzature di fabbrica. Perché? È un modo molto più economico di produrre strumenti, maschere, attrezzature e altri ausili di produzione personalizzati, senza dover fare affidamento su fornitori esterni. Secondo UltiMaker, “Il passaggio alla stampa 3D ha consentito a Volkswagen Autoeuropa di risparmiare il 91% sui costi di sviluppo degli strumenti e di ridurre i tempi di sviluppo del 95%”.

Fondamentalmente, è semplice (e molto veloce) perfezionare i modelli 3D e creare variazioni di questi ausili di produzione quando necessario. Ancora una volta, questo è l’ideale per testare nuovi design o materiali e offre opzioni di personalizzazione potenzialmente illimitate per i consumatori.

Come bonus, è possibile introdurre la scansione 3D per un’ispezione di qualità ultra efficiente. Le case automobilistiche possono raccogliere rapidamente misurazioni precise anche delle geometrie più complesse, garantendo che gli strumenti rispettino sempre le specifiche del controllo qualità.

Se qualcosa non è all’altezza, può essere facilmente riparato o sostituito con la produzione additiva. Nel corso del tempo è possibile ottenere enormi risparmi, sia diretti che in termini di costo opportunità, riducendo al minimo i tempi di inattività.

Il futuro della stampa 3D per la produzione di veicoli elettrici

La produzione additiva ha avuto difficoltà a guadagnare terreno nella produzione automobilistica tradizionale, dove i processi e le relazioni con i fornitori sono già consolidati da tempo. Inoltre, la tecnologia non è ancora pronta per la produzione di massa.

Tuttavia, l’EV rappresenta un nuovo e moderno tipo di macchina che richiede un approccio moderno alla produzione. Per la produzione a basso volume, on-demand e altamente personalizzabile, la stampa 3D è una soluzione perfetta: diventando una parte fondamentale del processo di produzione di veicoli elettrici così presto, l’additivo può crescere di pari passo e consolidarsi come standard del settore a lungo termine.

Guardando al futuro, i potenziali casi d’uso per la stampa 3D sono infiniti.

I veicoli elettrici, ad esempio, sono sinonimo di guida autonoma. Poiché essere un passeggero nella propria auto diventa una pratica comune, la libertà del design degli interni passa in primo piano. Mentre l’attenzione del conducente si sposta all’interno del veicolo, la stampa 3D consente loro di creare un ambiente più personalizzato.

A partire dal 2022, tutte le nuove case ed edifici in Inghilterra dovranno per legge installare un punto di ricarica per veicoli elettrici e i fornitori stanno già lottando per tenere il passo con la domanda. I produttori si rivolgeranno inevitabilmente alla stampa 3D per accelerare la produzione di parti integranti come supporti di circuiti, involucri e custodie.

Al giorno d’oggi è difficile parlare di nuove tecnologie senza menzionare l’intelligenza artificiale. Gli strumenti di intelligenza artificiale del modello da testo a 3D consentiranno alle case automobilistiche di generare nuovi concetti per parti o ausili di produzione più velocemente che mai, che potrebbero poi essere stampati per i test. Immagina di offrire ai clienti un portale in cui possano generare progetti personalizzati per le parti e stamparli su richiesta: ciò non sarebbe possibile senza la produzione additiva.

L’intelligenza artificiale potrebbe eventualmente essere integrata nelle stampanti 3D per aiutarle a rilevare e reagire automaticamente ai cambiamenti nell’ambiente di lavoro che potrebbero causare variazioni o errori.

La stampa 3D offre ai produttori una soluzione innovativa, efficiente e adattabile per le sfide uniche poste dai veicoli elettrici. Grazie alla sua capacità di accelerare la prototipazione, facilitare la produzione flessibile e on-demand e ottimizzare i flussi di lavoro di fabbrica esistenti, la produzione additiva è destinata a diventare un pilastro nello spazio dei veicoli elettrici.

“A Surface Scan, scansioniamo e stampiamo regolarmente parti di veicoli per una serie di motivi. Dalla creazione di accessori personalizzati e il reverse engineering di parti obsolete, alla generazione di gemelli digitali di auto di lusso, il nostro team ha visto di tutto” ha affermato Daniel Carson, fondatore di Surface Scan, importante azienda con sede nel Regno Unito specializzata nella scansione e stampa 3D