Bagaimana Cetak 3D Mengubah Industri Otomotif: 4 Tren Manufaktur Digital Kunci
Kendaraan otonom, mobil listrik, dan kustomisasi massal sedang mendefinisikan ulang lanskap otomotif. Untuk tetap kompetitif di era Industri 4.0, produsen mempercepat adopsi teknologi cetak 3D.
1. Cetak 3D Memperkuat Elektrifikasi Kendaraan
Survei terbaru Jabil menunjukkan bahwa 48 % produsen mobil bertujuan untuk menjadi pemimpin pasar dalam mobil listrik. Ambisi ini mendorong penggunaan yang semakin tumbuh dari manufaktur aditif (AM) di seluruh sektor.
Saat industri beralih dari mesin pembakaran internal ke EV, cetak 3D menawarkan jalur pengembangan yang cepat dan memungkinkan desain yang sebelumnya mustahil. Penurunan berat, didorong oleh alat desain generatif dan kebebasan desain AM, sangat kritis untuk EV, di mana pengurangan massa secara langsung menerjemahkan menjadi jarak tempuh yang lebih panjang dan kebutuhan baterai yang lebih rendah.
“Desain generatif dan AM akan segera menjadi pengotor utama bagian yang lebih ringan untuk mobil listrik,” ujar Kevin Quinn, Direktur Desain dan Manufaktur Aditif GM, dalam wawancara dengan Additive Manufacturing Media.
Pengurangan berat sangat penting: kendaraan yang lebih berat membutuhkan baterai yang lebih besar untuk mencapai target jarak tempuh, dan baterai itu sendiri menambahkan massa yang signifikan. Oleh karena itu, setiap kilogram yang dihemat di kendaraan atau komponennya memperpanjang jarak tempuh dan meningkatkan performa.
Olli dari Local Motors—shuttle listrik otonom yang dicetak 3D—mengilustrasikan tren ini. Menggunakan printer 3D terbesar di dunia, BAAM dari ORNL dan LSAM dari Thermwood, perusahaan memproduksi sebagian besar komponen struktural Olli, termasuk atap dan badan bawah. Olli sekarang dalam uji coba di 13 lokasi global.
Arcimoto, produsen kendaraan berkelanjutan AS, bekerjasama dengan XponentialWorks untuk memproduksi Fun Utility Vehicles (FUV) yang memiliki bagian cetak 3D seperti swing arm belakang, knuckle, upper control arm, dan pedal rem. Komponen ini dirancang ulang dengan alat desain generatif ParaMatters, menghasilkan penghematan berat 34 % hingga 49 %. Dengan desain ulang ini, Arcimoto telah mencapai 120 lb dari target 200 lb dan berencana untuk mencapai tujuan akhir segera.
Dekade mendatang akan krusial saat sektor EV mengeksplorasi cara terbaik untuk memanfaatkan cetak 3D untuk produksi kendaraan berkelanjutan.
2. Mengintegrasikan AM ke dalam Produksi Seri Otomotif
Sementara cetak 3D pertama kali mendapat traksi untuk prototipasi cepat, produsen kini beralih ke produksi bagian langsung dan alat. Pergeseran ini menyinyalikan gerakan menuju produksi massal digital.
Namun, produksi otomotif memerlukan throughput tinggi, biaya bahan rendah, dan otomatisasi yang dalam. Selain itu, pola permintaan yang berkembang, dinamika rantai pasok, dan dorongan untuk kustomisasi massal menambahkan kompleksitas.
Untuk mengatasi tantangan ini, industri AM sedang berevolusi dengan cepat. Metal binder jetting, misalnya, menawarkan kecepatan cetak yang lebih cepat dari banyak proses AM logam lainnya, keuntungan yang jelas untuk produksi volume.
Produsen mobil juga mengotomatisasi alur kerja AM mereka: menggabungkan alat DfAM (Desain untuk Manufaktur Aditif), perangkat lunak MES (Sistem Eksekusi Manufaktur) untuk kejelajahan, dan rig pasca-pengolahan otomatis. Secara bersamaan, pengembang bahan merilis plastik tahan UV dan logam kelas otomotif seperti aluminium dan baja yang memenuhi spesifikasi industri.
Laporan SmarTech meramalkan pendapatan produksi AM otomotif akan mencapai hampir $10 miliar pada akhir dekade ini.
Meskipun produksi bagian akhir dengan AM masih mendapatkan traksi, momentum diharapkan akan mempercepat selama lima hingga sepuluh tahun mendatang seiring dengan kematangan teknologi dan munculnya aplikasi baru.
3. Kolaborasi Mendorong Industrialisasi AM
Mitra industri dan penelitian bekerja sama untuk mengindustrialisasi cetak 3D ke dalam baris produksi yang sepenuhnya terotomatisasi untuk mobil. Skala proyek terbaru menyoroti momentum kolaboratif ini.
Proyek Industrialisation and Digitalisation of Additive Manufacturing (IDAM), dipimpin oleh BMW Group, membawa bersama dua belas mitra untuk membangun baris produksi yang mampu memproduksi setidaknya 50.000 komponen umum per tahun dan lebih dari 10.000 bagian individu atau cadangan. Proyek ini juga bertujuan untuk mengurangi biaya unit komponen logam cetak 3D menjadi setengah. IDAM akan berjalan selama dua tahun, mendirikan pencetakan 3D logam berkelanjutan dalam produksi.
Dalam AM polimer, proyek POLYLINE menanggulangi tantangan integrasi polimer cetak 3D ke dalam baris otomotif. Ia berfokus pada pengembangan standar baru, meningkatkan otomatisasi, dan menciptakan alur kerja data digital yang meningkatkan efisiensi di seluruh produksi dan rantai pasok.
Kedua inisiatif, berbasis di Jerman, mencerminkan investasi yang kuat negara dalam AM untuk produksi bagian akhir. 4. Elektronika Cetak 3D untuk Mobil Terhubung
Kendaraan terhubung memproliferasi sejumlah sensor dan antena, memerlukan elektronika yang lebih kecil dan lebih kompleks. Cetak 3D untuk elektronika memungkinkan komponen ini disematkan langsung ke dalam struktur mekanis, meningkatkan keandalan dan umur sambil memotong biaya dan waktu pengembangan.
Peneliti di Institute of Systems and Robotics di Portugal mengeksplorasi sensor sentuh cetak 3D untuk mengganti tombol fisik. Neotech AMT GmbH melihat potensi dalam pencetakan 3D pola pemanas untuk interior mobil, mengurangi berat, jumlah bagian, dan langkah perakitan.
Meskipun komponen elektronik cetak 3D belum mainstream, adopsi yang luas dari cetak 3D untuk bagian logam dan plastik di sektor otomotif menunjukkan bahwa gelombang berikutnya dari elektronika kompleks dan ringan akan mengikutinya.
Cetak 3D di Otomotif: Di Ambang Perubahan
Saat kendaraan menjadi lebih cerdas dan lebih otonom, produsen mobil dan pemasok menghadapi pergeseran transformatif yang mendorong adopsi cetak 3D yang lebih lanjut. Teknologi ini menawarkan fleksibilitas yang tak tertandingi, memungkinkan penciptaan bagian yang proses tradisional tidak dapat produksi.
Kemitraan strategis dengan perusahaan AM dan proyek industrialisasi kolaboratif membentuk masa depan manufaktur otomotif. Sementara dampak penuh masih harus ditunjukkan, visi dan cakupan inisiatif ini menyinyalikan masa depan cerah untuk cetak 3D di industri ini.
