5 Tren Manufaktur Otomotif Terkini yang Menggerakkan Inovasi

Oleh Shant Alexanian, Key Account Manager, Fast Radius

Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi industri manufaktur otomotif adalah dorongan konstan untuk teknologi yang memungkinkan insinyur untuk memproduksi bagian yang lebih ringan, lebih kuat, dan lebih murah. Ini telah mendorong banyak produsen untuk mencari bahan dan metode inovatif baru yang memungkinkan mereka untuk lebih efektif memenuhi permintaan konsumen dan industri yang berubah.

Contohnya, permintaan untuk kendaraan listrik. Saat ini, permintaan pasar melebihi kemampuan industri otomotif untuk menyediakan kendaraan listrik dengan titik harga yang terjangkau bagi konsumen, sebagian karena produsen baterai mulai mencapai batas dari apa yang mungkin dengan teknologi saat ini.

Namun, desain baru dalam teknologi powertrain — sistem yang mengubah energi baterai menjadi daya AC untuk motor — termasuk teknologi semiconductor Karbida Silikon (SiC), yang meningkatkan efisiensi baterai sambil membuatnya lebih hemat biaya untuk diproduksi. Meskipun hanya satu contoh, perkembangan dalam teknologi powertrain adalah bukti dari gerakan yang lebih besar yang terjadi di seluruh sektor manufaktur otomotif — yang ditandai dengan fokus yang meningkat pada biaya dan efisiensi bahan bakar, keberlanjutan, dan personalisasi. Berikut adalah beberapa tren teratas industri otomotif tahun 2020.

1. Bahan ringan dan hemat bahan bakar

Banyak komponen otomotif tradisional diproduksi dari logam besi dan baja, keduanya bahan yang kuat namun berat. Namun, perkembangan dalam teknologi manufaktur telah memungkinkan perusahaan otomotif untuk mengganti komponen logam ini dengan seperangkat bahan baru — termasuk aluminium, magnesium, plastik berkinerja tinggi, serat karbon dan komposit lainnya, dan lebih banyak lagi — yang jauh lebih ringan dan menawarkan kekuatan dan kekakuan yang dapat dibandingkan. Ini memungkinkan produsen untuk memenuhi permintaan konsumen dan standar efisiensi bahan bakar federal yang semakin ketat.

Menurut Departemen Energi AS (DOE), memasukkan bahan ringan inovatif ke dalam desain otomotif dapat mengurangi bobot chassis hingga 50%, dan setiap pengurangan bobot 10% dapat meningkatkan efisiensi bahan bakar hingga 8% — manfaat yang telah ditunjukkan oleh produsen. Saat Ford memperkenalkan pick-up F-150 aluminium murni pada 2015, kendaraan tersebut terbukti jauh lebih ringan daripada sejenis baja di pasaran, memberikan truk efisiensi bahan bakar terbaik kelasnya.

Bahan ringan menjadi sangat penting seiring dengan pergeseran sektor otomotif menuju elektrifikasi yang lebih besar, karena ia memungkinkan mobil untuk membawa sistem keamanan, elektronik, dan emisi yang lebih canggih tanpa meningkatkan massa kendaraan. Menurut DOE, konsumen dapat menghemat 5 miliar galon bahan bakar atau lebih per tahun pada 2030 jika bahkan 25% kendaraan ringan dibuat dengan komponen ringan dan mesin berenergi tinggi. Meningkatkan efisiensi bahan bakar juga memperpanjang jangkauan kendaraan listrik.

Serat karbon adalah salah satu bahan yang kekuatan dan kekakuannya menarik bagi produsen. Ini karena ia memungkinkan insinyur untuk menciptakan bagian dengan massa yang jauh lebih rendah tetapi karakteristik performa yang setara dengan komponen yang terbuat dari logam ringan dan bahan komposit lainnya.

Namun, karena produksi serat karbon memerlukan metode manufaktur yang sangat presisi, ini adalah bahan yang intensif tenaga kerja dan mahal. Meskipun sebagian besar permintaan saat ini untuk serat karbon datang dari sektor penerbangan angkasa dan energi, lebih banyak serat kemungkinan akan dimasukkan ke dalam desain otomotif, terutama seiring dengan kemajuan proses manufaktur yang lebih canggih dan hemat biaya.

2. Otomasi dan kendaraan tanpa sopir

Otomatisasi adalah tren manufaktur otomotif kunci lainnya. Dengan memanfaatkan kekuatan dan efisiensi kecerdasan buatan, pembelajaran mesin, dan teknologi Internet of Things (IoT), perusahaan otomotif meningkatkan baik keamanan maupun efisiensi kendaraan mereka.

Teknologi IoT khususnya siap untuk mentransformasi sektor otomotif. Kendaraan tanpa sopir mungkin pernah tampak mustahil, tetapi produsen saat ini menciptakan kendaraan pintar yang memperbarui algoritma pengemudi mereka berdasarkan data real-time yang ditangkap oleh kendaraan otonom lainnya.

Data ini diunggah ke sistem cloud, dianalisis, dan didistribusikan kembali untuk meningkatkan fungsi otomatis dari seluruh armada kendaraan. Ini juga memungkinkan mobil untuk menggunakan sistem kompleks kamera berdaya tinggi, laser, dan sensor jarak jauh untuk memberikan cruise control adaptif atau mendeteksi keluar jalur, sehingga meningkatkan keselamatan penumpang.

Selain itu, pandemi COVID-19 telah menyoroti beberapa manfaat potensial dari kendaraan tanpa sopir juga — khususnya kemampuan mereka untuk mengirimi belanjaan, obat, dan barang-barang lain tanpa kebutuhan interaksi orang-orang yang dapat menimbulkan risiko paparan.

3. Kendaraan listrik

Meskipun kendaraan listrik sebelumnya dibatasi oleh jangkauan dan biaya produksi yang mahal, baterai katoda lithium ion canggih telah menjadi lebih kuat dan lebih hemat biaya untuk diproduksi dalam beberapa tahun terakhir. Faktanya, kendaraan listrik mungkin lebih murah untuk diproduksi daripada sejenisnya yang bermesin bensin pada awal 2022. Harga baterai menurun 80% antara 2010 dan 2019, dan diperkirakan akan menurun sebesar 45% tahun depan.

Tesla adalah salah satu nama terkemuka dalam manufaktur otomotif listrik, sebagian karena komitmen berkelanjutan perusahaan untuk mendorong batas-batas apa yang dapat dilakukan oleh teknologi baterai. Keinginan akan baterai yang tahan lama dan jangkauan lebih jauh telah mendorong perusahaan untuk beralih dari baterai lithium ion ke baterai yang terbuat dari lithium-fosfat besi. Perubahan kimia ini membuat baterai lebih murah diproduksi, memperpanjang jangkaraan pengemudi antara pengisian ulang hingga lebih dari 400 mil, dan dapat meningkatkan siklus hidup baterai hingga 1 juta mil. Tidak hanya itu, baterai fosfat besi lebih aman dan dapat pensiunan ke siklus hidup sekunder atau tersier sebagai penyimpanan energi.

Pemain kunci lain di persimpangan sektor kendaraan otonom dan listrik adalah Waymo, anak perusahaan dari perusahaan induk Google yang baru saja bermitra dengan Volvo untuk menghasilkan armada mobil ridesharing yang baik tanpa sopir dan listrik. Mobil ini akan memiliki otonomi Level 4, yang berarti mereka akan dapat mengemudi sendiri dalam mayoritas situasi tanpa input pengguna (menurut sistem penilaian standar Society of Automotive Engineers, Level 0 menunjukkan tidak ada otonomi dan Level 5 menunjukkan otonomi penuh.) Faktor-faktor ini semua berkontribusi untuk menjadikan industri manufaktur otomotif lebih berkelanjutan, dengan menggeser sumber daya dari bahan bakar fosil ke baterai listrik yang semakin efisien.

4. Menggunakan manufaktur additif untuk menciptakan yang tidak dapat dibuat dengan pencetakan 3D

Sementara metode manufaktur additif membantu banyak perusahaan otomotif untuk memproduksi mobil yang berkinerja lebih baik secara lebih efisien, potensi penuh dari teknologi ini masih sebagian besar belum terpancarkan. Pencetakan 3D digunakan secara luas untuk prototiping cepat, tetapi perkembangan dalam teknologi additif sekarang memungkinkan produsen untuk mencetak 3D alat produksi dan bagian untuk penggunaan akhir.

Teknologi additif dapat membantu menyederhanakan desain dan produksi juga. Misalnya, banyak komponen (seperti saluran intake udara) yang sebelumnya harus dicetak secara terpisah dan kemudian dipasang dapat sekarang diproduksi secara additif dalam proses satu langkah. Teknologi additif juga dapat digunakan untuk menciptakan geometri unik yang menghemat lebih banyak ruang di dalam dasbor dan panel daripada komponen yang diproduksi melalui metode tradisional.

Ford adalah salah satu produsen otomotif pertama yang memanfaatkan kekuatan transformatif dari teknologi additif. Dalam merancang 2020 Shelby GT500, perusahaan menggunakan proses manufaktur additif untuk menguji lebih dari 10 desain berbeda untuk komponen bagian tertentu secara bersamaan. Ini memungkinkan Ford untuk menciptakan yang telah disebut “Mustang yang paling aerodinamis canggih hingga saat ini.”

Fleksibilitas manufaktur additif on-demand juga membantu mengurangi tantangan rantai pasokan potensial di industri otomotif — Porsche, misalnya, sekarang memproduksi komponen langka atau volume rendah untuk model mobil lama mereka menggunakan pencetakan 3D. Serbaguna teknologi ini berarti sangat mungkin bahwa lebih dan lebih komponen otomotif akan diproduksi melalui metode inovatif dari sebelumnya.

5. Kustomisasi massal

Tren industri otomotif yang muncul lainnya adalah kustomisasi massal, yang mencerminkan tren global yang lebih besar menuju personalisasi. Saat ini, sebanyak dua dari tiga orang mengatakan ini adalah faktor penting saat memilih kendaraan baru.

Teknologi additif tidak hanya memungkinkan produsen mobil khusus untuk memproduksi mobil unik pada volume sangat rendah secara lebih efektif, tetapi mereka juga memungkinkan produsen non-mewah untuk menawarkan opsi kustomisasi hemat biaya untuk kendaraan mereka.

Mini dan Ferrari adalah dua perusahaan yang sekarang membeli pembeli untuk menyesuaikan segalanya dari warna panel luar mobil hingga detail halus seperti trim lampu LED dan dasbor individual. Produsen dapat memanfaatkan manfaat manufaktur on-demand untuk memenuhi tantangan yang ditimbulkan oleh personalisasi secara efisien dan hemat biaya. Daripada memproduksi bagian secara massal, seperti yang didukung oleh model manufaktur tradisional, manufaktur on-demand secara tepat menyesuaikan produksi dengan permintaan melalui kelangsungan operasional.

Manufaktur masa depan yang lebih otonom dan berkelanjutan

Pada akhirnya, tren ini mencerminkan minat konsumen yang luas terhadap produk yang berkualitas tinggi, efisien, berkelanjutan, dan disesuaikan dengan kebutuhan spesifik mereka. Produsen otomotif yang paling siap untuk sukses dalam beberapa tahun mendatang adalah mereka yang mampu memanfaatkan inovasi teknologi baru untuk lebih efisien dan efektif memenuhi permintaan pelanggan mereka. Teknologi cerdas, otomasi, elektrifikasi, dan kustomisasi adalah semua tren yang akan terus membentuk cara industri otomotif berkembang.

Platform manufaktur digital on-demand Fast Radius memungkinkan kami untuk memberikan dukungan menyeluruh ke setiap pelanggan kami selama setiap tahap produksi. Tim desain kami memastikan desain bagian dioptimalkan untuk kemanufakturan, dan insinyur kami membantu menentukan metode dan proses yang paling efisien untuk memproduksi komponen berkualitas tinggi. Hubungi kami hari ini untuk mengetahui lebih lanjut atau untuk memulai pesanan.