Cómo fabricar automóviles eléctricos más económicos: consultores mencionan 10 estrategias de diseño para disminuir los costos de materiales

Foto: Seat (imagen simbólica)

Los vehículos eléctricos representan una proporción cada vez mayor en la producción de automóviles nuevos, al mismo tiempo que los fabricantes se enfrentan a presiones debido a los altos costos de producción. Muchos fabricantes establecidos siguen produciendo automóviles eléctricos en cantidades menores que los modelos híbridos o de combustión, mientras que las subvenciones disminuyen y ganan importancia los compradores más sensibles al precio. Sin embargo, la demanda no disminuye: en la mayoría de los mercados importantes las ventas continúan aumentando, y según los expertos de McKinsey, las baterías siguen representando hasta el 35 por ciento del costo total de los vehículos.

El análisis muestra que, entre los diferentes modelos de automóviles eléctricos, los costos de producción varían entre un 20 y un 50 por ciento. Aproximadamente un tercio de estas diferencias se deben a decisiones relacionadas con los materiales y el diseño, otro tercio a la eficiencia en los procesos, y el resto a factores como las subvenciones o costos de suministro más bajos. Mediante decisiones técnicas bien planificadas, se espera reducir los costos de materiales entre un 10 y un 25 por ciento. Según la empresa consultora, lo crucial es tomar decisiones tempranas respecto a las tecnologías, los requisitos, la arquitectura, la integración de sistemas y la gestión del desarrollo.

Un primer factor clave es una menor demanda de energía, lo que permite que baterías más pequeñas y económicas sean suficientes. Las mejoras en la aerodinámica, el peso, la resistencia al rodar, la arquitectura eléctrica, la transmisión y la gestión térmica pueden aumentar la eficiencia. En el caso de una camioneta, según el estudio, un fabricante redujo el tamaño de la batería en un 13 por ciento y, al mismo tiempo, aumentó el alcance en un 4 por ciento con respecto a un modelo competidor, lo que supuso una reducción de unos 2000 dólares en los costos de las baterías por vehículo. Un diseño coherente de las piezas basado en el beneficio real para el cliente también asegura que los componentes ofrezcan únicamente las funciones y características que los clientes realmente necesitan y valoran, evitando gastos innecesarios en materiales y diseño.

La elección de tecnologías e la integración de sistemas como factores clave en los costos

También la elección de la tecnología determina los costos, la dependencia de las materias primas y la escalabilidad. El cambio de químicas de celdas de batería ricas en níquel, como NMC (níquel-manganeso-cobalto) o NCA (níquel-cobalto-óxido de aluminio), a LFP (fosfato de litio-hierro) puede permitir ahorros directos en materiales de entre 750 y 1500 dólares en un vehículo de 75 kWh, según el estudio. En cuanto a la electrónica de potencia y la topología del motor, es necesario sopesar costos, eficiencia y dependencias de los materiales. Para un SUV de clase media, el análisis indica ahorros de entre 400 y 1000 dólares por vehículo con una combinación óptima de módulo de potencia, química de la batería y topología del motor.

Otras estrategias consisten en la integración de sistemas, la agrupación de funciones y una menor variedad de variantes. Los inversores, los motores eléctricos y las transmisiones pueden combinarse en unidades de propulsión integradas. Una gestión térmica conjunta puede unir la batería, el habitáculo, la propulsión y la electrónica de potencia, lo que permite reducir el tamaño de la batería en 1 a 1,5 kWh. Menos variantes de equipamiento pueden ahorrar entre 150 y 400 dólares por vehículo, mientras que la hardware compartida y la activación de funciones mediante software reducen aún más la complejidad. Además, al agrupar varias funciones en componentes individuales, se pueden evitar algunos subsistemas. Los paquetes de baterías estructurales también pueden asumir funciones relacionadas con la estructura del chasis.

Plataformas, estandarización y electrónica en el foco

Las plataformas flexibles deben permitir el uso de varios tipos de propulsión y modelos de vehículos, con un mayor porcentaje de componentes comunes. Las herramientas, componentes y procesos logísticos compartidos pueden reducir las inversiones y simplificar la adquisición y el funcionamiento, mientras que nuevos derivados pueden desarrollarse en plataformas existentes en cuestión de meses y no años. Además, los fabricantes pueden revisar los requisitos técnicos antes de que se materialicen en el hardware. Según los autores del estudio, un control riguroso de los requisitos puede ahorrar entre 120 y 240 dólares por vehículo, incluso antes de realizar una nueva concepción o negociar con los proveedores.

Otro enfoque consiste en una mayor estandarización de componentes optimizados para los proveedores, en lugar de soluciones propias para cada programa de vehículos. El objetivo es reutilizar menos componentes optimizados a lo largo de varias plataformas y líneas de vehículos, con el fin de agrupar los volúmenes. La arquitectura eléctrica y electrónica también ofrece potencial: representa entre el cinco y el diez por ciento del costo total de la lista de piezas. Las arquitecturas basadas en zonas pueden reducir la necesidad de cables y cobre hasta en un 30 por ciento, al tiempo que disminuyen los esfuerzos de montaje.

La inteligencia artificial generativa puede apoyar los procesos de desarrollo, desde la identificación de las necesidades del cliente pasando por la especificación y el diseño hasta su validación. Puede analizar más variantes de diseño, examinar las relaciones entre costos y rendimiento y hacer visibles antes las posibilidades de optimización, pero no reemplaza el juicio técnico de los ingenieros.

Los diez impulsores descritos por McKinsey no son, según los consultores, exhaustivos. Además, se mencionan entre otros la decisión entre fabricación propia y adquisición externa, la estrategia de plataforma y una función de aprovisionamiento sólida. La optimización dirigida de los costos del producto a través del diseño se describe como un enfoque fundamental para reducir costos, mejorar la eficiencia y ofrecer automóviles eléctricos asequibles en mayor escala.

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Acerca del autor

Thomas Langenbucher es un experto en movilidad eléctrica con experiencia profesional en la industria automotriz y el sector financiero. Desde 2011, escribe en ecomento.de sobre automóviles eléctricos, tecnologías sostenibles y soluciones de movilidad. Aprenda más.

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