IDTechEx analiza las oportunidades y barreras de la impresión 3D para vehículos eléctricos
Mar 21, 2024
El mercado de vehículos eléctricos (VE) experimentó otro emocionante año de crecimiento en 2023. Tras un aumento del 62% en las ventas de coches eléctricos en 2022 en comparación con 2021, IDTechEx prevé un aumento del 16% en las ventas mundiales para 2023. Sin embargo, el crecimiento se vio algo limitado durante el año debido al rendimiento de los híbridos enchufables (PHEV) en Europa, especialmente en la primera mitad de 2023, en parte atribuido a las reducciones de subsidios en Alemania. No obstante, muchos coinciden en que los VE representan el futuro de la industria automovilística, especialmente en el caso de los turismos.
Teniendo en cuenta que los vehículos eléctricos representan una oportunidad de ingresos de 3,5 billones de dólares en 2044, según las previsiones de IDTechEx, no es de extrañar que el sector de la fabricación aditiva (AM) esté despertando interés por este campo de aplicación. Al fin y al cabo, capturar incluso una fracción de la cadena de suministro de la fabricación de vehículos eléctricos supondría unos ingresos y un crecimiento considerables para la industria de la AM. Sin embargo, esto plantea una pregunta: dadas las ventajas únicas de la impresión 3D, ¿cuáles son sus verdaderas oportunidades para la producción de vehículos eléctricos? ¿Y dónde encontrará la AM mayores dificultades? Estas preguntas se analizan aplicación por aplicación en el nuevo informe de IDTechEx, "Impresión 3D y fabricación aditiva 2024-2034: Perspectivas de tecnología y mercado", que combina la experiencia única de IDTechEx en impresión 3D y vehículos eléctricos. Este artículo analiza las oportunidades y los obstáculos a los que se enfrenta la AM en la producción de vehículos eléctricos.
Los actores de la AM ven oportunidades para la AM en la producción de VE:
Como se ha comentado en numerosas entrevistas con fabricantes de impresoras y proveedores de materiales clave en la fabricación aditiva, existen varias oportunidades para que la AM aporte valor a las cadenas de suministro de fabricación de VE, como por ejemplo:
- Aligeramiento: La AM puede ayudar a aligerar piezas, lo que puede ampliar la autonomía de un vehículo eléctrico o crear espacio para otros componentes (por ejemplo, baterías más grandes).
- Simplificación de la fabricación: La AM podría permitir consolidar grandes ensamblajes en menos piezas, lo que potencialmente permitiría simplificar la cadena de suministro y reducir costes.
- Mejora de la velocidad de comercialización: La AM ayuda a reducir la duración de los ciclos de diseño acortando los tiempos y costes de producción de prototipos y utillaje. Al acortarse los ciclos de diseño de los vehículos, la AM podría ayudar a comercializar más rápidamente los VE mediante la producción de prototipos (tanto estéticos como funcionales) y utillaje (para cortar, estampar, conformar, moldear, fundir).
- Cambios en las antiguas cadenas de suministro de la automoción: A medida que las piezas heredadas se sustituyan por otras específicas para VE (es decir, baterías, motores eléctricos, componentes de refrigeración, etc.), los fabricantes de automóviles crearán nuevas cadenas de suministro para dar cabida a estas nuevas piezas. Esto puede dejar espacio para que la AM gane cuota de mercado, especialmente si los fabricantes están más dispuestos a considerar tecnologías alternativas a medida que ajustan sus cadenas de suministro.
- Flexibilidad en los nuevos fabricantes de vehículos eléctricos: El mercado de los vehículos eléctricos cuenta con numerosas empresas emergentes que están más dispuestas a considerar tecnologías de producción alternativas como la AM que las empresas de automoción tradicionales, lo que crea una nueva base de clientes potenciales para la AM. Estas nuevas empresas pueden estar más interesadas en la dinámica de la cadena de suministro digital que los actores tradicionales con cadenas de suministro de larga duración. Además, podrían beneficiarse de la flexibilidad de la AM para evitar la necesidad de establecer una economía de escala para llevar su producto al mercado.
Las barreras a las que se enfrenta la aplicación de la impresión 3D en los vehículos eléctricos
Sin embargo, como señalan los principales usuarios finales, la AM se enfrenta a muchos retos en su aplicación en los VE, sobre todo en su aplicación para componentes de producción:
- Alto coste de la AM: La mayoría de las piezas impresas en 3D no pueden competir en precio con las piezas mecanizadas, fundidas o moldeadas tradicionalmente. Incluso en el caso de las piezas en las que la AM puede mejorar su rendimiento o peso, si la AM da lugar a una mayor estructura (por ejemplo, a través de la optimización de la topología) que incurre en más costes (por ejemplo, a través del posprocesamiento), muchos fabricantes de VE preferirán mantener la pieza tal cual. Será difícil encontrar aplicaciones en las que las ventajas de rendimiento de la AM justifiquen el coste, sobre todo teniendo en cuenta la necesidad de reducir el coste de los vehículos eléctricos para aumentar su adopción masiva en el mercado.
- Cartera y fuentes de materiales limitadas: La mayoría de las tecnologías de AM aún no procesan las aleaciones de acero y aluminio que suelen utilizar los OEM de automoción. Además, las fuentes únicas de materiales en AM plantean problemas de resistencia de la cadena de suministro para los OEM.
- Sesgo hacia métodos y cadenas de suministro establecidos, especialmente en los grandes OEM: Existe una preferencia por las técnicas tradicionales de mecanizado y moldeado, sobre todo en los grandes fabricantes de equipos originales, como GM. Además, la AM tiene que competir con cadenas de suministro establecidas desde hace tiempo. La aversión al riesgo de los OEM dificulta la introducción de nuevas tecnologías de fabricación como la AM.
- Rendimiento de producción demasiado bajo para el mercado de masas: La AM tiene un rendimiento inferior al de los procesos de fabricación convencionales, lo que dificulta la producción de grandes volúmenes de vehículos eléctricos para el mercado de masas.
- Falta de necesidad de mejorar el rendimiento: Para muchas piezas del mercado de masas, las soluciones actuales funcionan suficientemente bien, por lo que no hay necesidad de que los OEM adopten la AM, independientemente de que ésta mejore su rendimiento.
- Falta de fiabilidad: Dado que los fabricantes de equipos originales son bastante reacios al riesgo, el AM necesita demostrar su calidad y consistencia para poder utilizarse en vehículos eléctricos de gran consumo.
¿Am avanza en la producción de vehículos eléctricos?
A pesar de estos retos, la industria de la AM sigue viendo avances en su penetración en el mercado de los coches eléctricos. Una de las grandes historias de 2023 en el sector de la impresión 3D fue el avance de Tesla con el "gigacasting", un proceso de uso de máquinas de fundición masivas para fabricar piezas individuales de gran tamaño para los bajos de sus vehículos eléctricos. Un componente clave de este proceso es el chorro de arena aglutinante para producir núcleos de fundición. Otros fabricantes de equipos originales de automoción, como Toyota, están estudiando la posibilidad de incorporar el gigacasting a sus propias cadenas de suministro, por lo que esta nueva aplicación representa el potencial futuro de la impresión 3D para tener un impacto significativo en el mercado de los vehículos eléctricos.
Previsiones de IDTechEx sobre el mercado de la impresión 3D
El último informe de IDTechEx , "3D Printing and Additive Manufacturing 2024-2034: Technology and Market Outlook", segmenta cuidadosamente el mercado por ochenta líneas de previsión diferentes en diecisiete categorías tecnológicas distintas, cuatro categorías de materiales principales y ocho subcategorías de materiales. Para más información sobre este mercado, incluidos 150 perfiles basados en entrevistas a líderes del mercado y empresas de nueva creación, estudios comparativos de tecnologías, análisis de modelos de negocio y previsiones granulares de mercado a diez años, consulte el informe de IDTechEx.
Para más información sobre este informe, incluidas páginas de muestra descargables, visite www.IDTechEx.com/3DP.
Para consultar la cartera completa de investigación sobre impresión 3D disponible en IDTechEx, visite www.IDTechEx.com/Research/3D.