Une nouvelle technologie d'impression 3D pourrait changer la donne pour la conception et la fabrication d'automobiles

La perturbation survient au moment où nous nous y attendons le moins. Quelqu'un avec une idée "juste assez folle" la suit jusqu'au bout et soudain le monde change. Et généralement, cela évolue autour d'un besoin non satisfait du client, de l'industrie ou des deux.

Fait intéressant, une telle perturbation semble être arrivée aux portes de l'automobile minimale : l'impression 3D de circuits imprimés. Et le moment ne pourrait pas être plus parfait : juste au moment où les constructeurs automobiles en place ont du mal à commercialiser rapidement des véhicules électriques innovants alors que les problèmes de chaîne d'approvisionnement abondent et qu'une combinaison d'inflation ou de récession se profile comme un orage avec des grondements lointains. Et bien que les articles audacieux sur les perturbations de l'impression 3D sentent probablement maintenant Chicken-Little-cris, cette technologie assez folle aborde la conception et la fabrication séculaires avec des perturbations de la vitesse de mise sur le marché, des mises à niveau de la conception et des contrôles des fournitures.

La rapidité de commercialisation

Le concept de « rapidité de mise sur le marché » a toujours été l'attrait de l'impression 3D : créez rapidement des prototypes, apprenez les préférences des clients à l'aide de l'expérience utilisateur Lean ou d'autres méthodologies similaires, et itérez vers une solution améliorée. Mais une telle agilité a traditionnellement été disponible pour les boîtiers, les supports ou la technologie hors véhicule (par exemple, les serveurs exécutant des logiciels). Le changement des circuits imprimés nécessitait encore 8 à 10 semaines. C'est ainsi que le cliché du « Nous allons le réparer dans le logiciel » est devenu la norme : conserver l'architecture à moitié cuite et en quelque sorte les solutions de jerry-rig utilisant des parties plus malléables du système. Période.

Cependant, l'impression 3D d'un nouveau circuit imprimé peut désormais être réalisée en trente (30) heures, permettant ainsi à l'équipe de tester plus rapidement le décalage et les performances du système et d'itérer sur l'architecture. "En plus de modifier la structure des coûts pour la fabrication à grande échelle, les systèmes additifs donnent aux concepteurs une plus grande liberté d'innover et d'itérer", déclare Zivi Nedivi, président de Nano Dimension, une société d'impression d'électronique fabriquée par additif (AME). « Cela permet d'accélérer les cycles de conception et de développement des dispositifs électroniques hautes performances ou Hi-PED. Ce qui aurait normalement été une période de deux mois pour générer une carte de circuit imprimé finie, AME peut produire en moins de deux jours, contribuant ainsi à réduire considérablement le temps de cycle global. Lorsque l'innovation dépend de plusieurs séries de cycles itératifs, ces économies s'additionnent pour être très importantes.

Mises à niveau pour concevoir

Peut-être la partie la plus fascinante de cette technologie pour l'automobile : l'ingénieur en emballage n'est plus contraint à une planche plate et rectangulaire qui a du mal à s'adapter à certains endroits (par exemple, le montant A, la colonne de direction), et l'ingénieur en structure n'est plus aussi s'inquiétait des forces de vibration et de traction qui affectaient les conceptions traditionnelles. Vous voulez un coffret ? Ou un nid d'abeilles ? Ou toute autre forme qui fonctionne pour le véhicule réinventé ? Tous sont les bienvenus et cette flexibilité permet des intégrations uniques, des poids plus faibles, une meilleure durabilité et une multitude de propositions de valeur. "Les cartes de circuits imprimés produites par AME peuvent être configurées dans une myriade de formes et de tailles", affirme Nedivi. "C'est idéal pour l'évolution rapide de la conception des voitures, en particulier avec des formes conformes, par exemple, des aspects ronds."

Un autre aspect silencieux mais intrigant de la conception améliorée se concentre sur le besoin initial du client du changement de véhicule électrique : la durabilité. Les consommateurs et les gouvernements du monde entier sont inquiets de l'influence de l'automobile sur le changement climatique et veulent désespérément des considérations pour l'environnement. Fait intéressant, l'impression 3D des circuits imprimés contribue également à cet objectif. "La fabrication traditionnelle d'électronique a un côté sombre très malheureux et souvent inconnu : la durabilité", déclare Nedivi. « Beaucoup de produits chimiques et d'énergie sont utilisés. Alors que l'industrie automobile cherche à faire progresser la durabilité à travers les véhicules eux-mêmes, il ne faut pas négliger la façon dont les véhicules - en particulier l'électronique - sont fabriqués. Des études indépendantes ont montré que l'AME est meilleur en termes de produits chimiques et d'énergie utilisés, et de nombreuses autres variables, par exemple l'eau et les déchets.

Contrôles pour les fournitures

Cela ne devrait pas choquer les lecteurs que le monde connaisse sans doute la plus grande crise de la chaîne d'approvisionnement de notre vie. L'article de la Harvard Business Review de Willy Shih intitulé, Chaînes d'approvisionnement mondiales dans un monde post-pandémique, "Le choc de l'offre qui a commencé en Chine en février [de 2020] et le choc de la demande qui a suivi la fermeture de l'économie mondiale ont révélé des vulnérabilités dans les stratégies de production et les chaînes d'approvisionnement des entreprises un peu partout... [Et] En conséquence de tous De ce fait, les fabricants du monde entier seront soumis à de plus grandes pressions politiques et concurrentielles pour augmenter leur production nationale, développer l'emploi dans leur pays d'origine, réduire ou même éliminer leur dépendance à l'égard de sources perçues comme risquées et repenser leur utilisation des stratégies de fabrication au plus juste. qui impliquent de minimiser la quantité de stocks détenus dans leurs chaînes d'approvisionnement mondiales. Arrêt de fabrication à Wuhan ? Imprimez certaines pièces. Construction spéciale nécessaire pour un low-runner en service ? Imprimez certaines pièces. Back-up sur les quais d'embarquement ? Imprimez certaines pièces. La flexibilité pour réduire ces risques opérationnels est incommensurable.

Une telle impression interne aide en outre à contrôler la propriété intellectuelle (PI). Révéler à plusieurs fournisseurs la conception des boulons ou des supports nécessaires n'expose pas l'innovation qui change la donne, mais les logiciels et l'électronique sont désormais les véritables différenciateurs et nécessitent des précautions supplémentaires concernant leur exposition. « Le contrôle IP est un autre énorme avantage de l'AME », déclare Nedivi. "Vous pouvez fabriquer entièrement en interne pour garder le contrôle des conceptions de pointe. Un [fabricant] peut créer librement, sachant que la propriété intellectuelle et les idées sont bien verrouillées. »

Note de l'auteur

Associés à ces changements de fonction par étape, il y aura assurément des opposants ; lié à travers le temps et l'espace avec un destin récurrent proche du super-héros et du méchant. Il (et, oui, j'appelle mon propre sexe) sera un ingénieur dans ses dernières années qui ne peut pas imaginer voler des taxis, des rencontres en ligne et des robots de nettoyage. Les changements pour lui sont des révolutions qui l'emportent sur ses traditions et il les combattra avec des critiques de blogs telles que "pas assez rapide pour une véritable fabrication" ou "nous n'avons pas encore vu l'impression 3D vraiment décoller". Et pourtant le présent évolue constamment vers le futur quels que soient ses déni car « le besoin » fait avancer le marché.

Bienvenue dans le futur.