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Car body design with aluminium – future developments
Lightweight car design will also remain an important task in future. Lightweighting is not only an efficient way to reduce the fuel consumption, and thus the CO2 emissions of conventionally powered vehicles, it is even more important for vehicles with electric and hybrid powertrains.
At the recent conference “Car Body Lightweight Design” at Castle Bromwich (UK), Roland Harings, General Manager Automotive & Specialties, Novelis Europe outlined how the aluminium industry reacts and supports the automobile producers in this respect.
Lightweight design has been a constant task of automotive engineering. Nevertheless, apart from a few all-aluminium car models, the car body still offers significant potential for weight reduction. Weight savings of up to 40% or more can be achieved by the substitution of steel by aluminium sheets both in hang-on parts and structural components.
As the world leader in rolled aluminium products, Novelis is continuously reinforcing its position as the leading development partner and supplier of automotive sheets, following a strategic development agenda with effective, customer-oriented R&D, investments in innovative processing technologies and a reliable, cost-conscious manufacturing system. High priority is given to the closed-loop recycling of automotive process scrap into new automotive sheets. As the world largest recycler of used beverage cans into new can stock, the company is also strongly committed to the recycling of end-of-life aluminium scrap.
Today’s portfolio of automotive aluminium sheets is characterized by a large number of customer- and application-specific alloys and surface modifications. The growth of the aluminium car body sheet market has been accompanied by a huge increase in the number of material specifications. Highly-demanding technical requirements with respect to strength, formability, surface quality, etc., and additional needs such as joining and corrosion performance in mixed material design, efficient processing in press shop and assembly plant, etc., have led to an increasingly complex situation. As a result, the suppliers are forced to produce a wide variety of alloys in different tempers and surface modifications on their processing lines. The big challenge for the next phase of market growth will be to avoid unnecessary technical complexities, i.e. the rationalization and standardization of the existing automotive alloy specifications is a must.
On the other hand, innovative break-through technologies such as the Novelis FusionTM technology have provided new aluminium sheet solutions in large series applications.
Another interesting technology currently being evaluated for large-scale application is continuous strip casting. The exploitation of the specific advantages of these processing routes leads to the introduction of additional material qualities. A secondary complication of the alloy portfolio will be generated by alloy developments necessary to secure the recycling of aluminium sheets from end-of-life vehicles into new automotive sheets. Process and material innovations are powerful drivers for the development of efficient lightweighting solutions and their implementation in series production, but often work against the aspired rationalization and standardization of the alloy specifications. Thus, care must be taken that technical progress is always justified from the economical and environmental points of view. The full lightweighting potential of aluminium sheets in the car body in a sustainable manner can only be exploited in close cooperation between automotive manufacturers and aluminium sheet suppliers.
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Tendances futures pour les carrosseries en alliages d’aluminium
La conception de voitures allégées reste une tâche importante pour l’avenir. L’allègement n’est pas seulement un moyen efficace de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2 des voitures conventionnelles, il est aussi essentiel pour les véhicules électriques et hybrides.
Lors d’une récente conférence sur les alliages pour carrosseries allégées, à Castle Bromwich (UK), Roland Harings, General Manager Automotive & Specialties chez Novelis Europe, fit un exposé sur la manière dont l’industrie de l’aluminium réagit et soutient les constructeurs automobiles dans ce contexte.
La conception de voitures allégées est une tâche importante pour les bureaux d’études automobile. Néanmoins, à part quelques modèles tout aluminium, la carrosserie offre encore un potentiel significatif de réduction de poids.
Un gain de poids de 40 % pourrait être atteint par le remplacement de l’acier par de l’aluminium à la fois dans les pièces de carrosserie et dans les composants structuraux.
En tant que leader mondial dans les demi-produits laminés, Novelis renforce continuellement sa position de leader en développement et de fournisseur de tôles pour l’automobile. Cette démarche est faite suivant un échéancier de développement efficace pour la R&D orientée vers les clients, pour l’investissement dans des processus de technologies innovantes et fiables, et ce tout en maîtrisant les coûts.
Une priorité élevée est donnée au recyclage en boucle des chutes de fabrication de tôles pour l’automobile. Novelis est aussi fortement engagé dans le recyclage de l’aluminium des automobiles en fin de vie tout comme il l’est au plan mondial pour celui des canettes de boisson.
Le portefeuille d’aujourd’hui des tôles d’aluminium pour l’automobile est caractérisé par un grand nombre de clients, d’alliages pour des applications spécifiques et de conversion d’état de surface. La croissance du marché des tôles pour la carrosserie est suivie par un nombre considérable de spécifications de produits.
Des cahiers des charges de plus en plus exigeants quant à la résistance, à la formabilité, aux propriétés de surface, etc., et des critères supplémentaires concernant l’assemblage, la tenue à la corrosion, l’aptitude à l’emboutissage, et à l’assemblage en atelier, etc., conduisent à une situation de plus en plus complexe.
Il en résulte que les fournisseurs sont obligés de produire sur leurs lignes une large variété d’alliages dans plusieurs états métallurgiques et conversions de surfaces.
Le grand défi pour la prochaine évolution du marché sera d’éviter d’inutiles complications techniques, c’est-à-dire de rationaliser et de standardiser les alliages d’aluminium existants pour les applications automobile. C’est indispensable.
La coulée continue en bande (strip casting) est une autre technologie en cours d’évaluation pour des applications à grande échelle. L’exploitation des avantages spécifiques de ce procédé original aboutira à créer de nouvelles spécifications de tôles pour l’automobile.
Une complication secondaire du portefeuille des alliages va être provoquée par le développement indispensable d’alliages pour assurer le recyclage des déchets en aluminium sur les voitures en fin de vie en de nouveaux demi-produits.
Les modes opératoires et les innovations de produits sont de puissants moteurs du développement de solutions efficaces d’allègement et leur mise en œuvre dans les productions en série. Mais elles sont en contradiction avec les aspirations à la rationalisation et à la standardisation des spécifications des alliages.
Ainsi, il faut veiller à ce que le progrès technique soit toujours justifié du point de vue économique et environnemental.
Ainsi, la pleine capacité d’allègement de manière durable des tôles en aluminium dans la carrosserie automobile ne peut être exploitée que dans une collaboration étroite entre les constructeurs automobiles et les fabricants de demi-produits en aluminium.
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Karosseriedesign mit Aluminium – Ein Ausblick in die Zukunft
Leichtbau im Automobil bleibt eine der wichtigsten Aufgaben für die Zukunft. Leichtbau trägt nicht nur zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und damit der Schadstoffemissionen bei konventionellen Verbrennungsmotoren bei, sondern ist insbesondere auch für die kommenden Elektro- und Hybridfahrzeuge von entscheidender Bedeutung.
Auf der kürzlich stattgefundenen Konferenz „Car Body Lightweight Design“ unterstrich Roland Harings, General Manager Automotive & Specialities, Novelis Europe, wie die Aluminiumindustrie hierauf reagiert und die Automobilhersteller bei ihren Entwicklungen unterstützt.
Der automobile Leichtbau stellt eine ständige Herausforderung an die Konstrukteure dar. Dabei bietet die Karosserie – abgesehen von wenigen Ganz- Aluminium- Modellen – immer noch wesentliches Potenzial für eine Gewichtseinsparung. Das Einsparpotenzial von Aluminium gegenüber Stahlkonstruktionen liegt bei Aussenhautteilen wie auch Strukturbauteilen bei ca. 40%.
Als weltweiter Marktführer im Bereich Walzprodukte verstärkt Novelis kontinuierlich seine Position als führender Entwicklungspartner und Lieferant von Automobilblechen, basierend auf einer effektiven, kundenorientierten F&E, Investitionen in innovative Prozesstechnologien und eines zuverlässigen und kostenbewussten Fertigungssystems. Besonderes Augenmerk gilt dem direkten Recycling von Schrotten aus der Automobilfertigung in neue Automobilbleche. Als weltweit größter Recycler von Getränkedosen bekennt sich das Unternehmen ebenso zum Recycling von Konsumgüterverpackungen am Ende der Nutzungszeit.
Das heutige Portfolio an Automobilblechen ist durch zahlreiche kunden- und anwendungsspezifische Legierungs- und Oberflächenvarianten gekennzeichnet. Das starke Wachstum des Marktes für Automobilbleche führte zu einem starken Anstieg der Zahl an Kundenspezifikationen. Hohe technologische Anforderungen an Festigkeit, Umformbarkeit, Oberflächenqualität etc. und an weitere Eigenschaften wie Fügbarkeit und Korrosionsbeständigkeit im Multimaterial- Mix, effiziente Verarbeitung beim Tiefziehen und bei der Montage haben zu dieser komplexen Situation geführt. Dadurch sind die Lieferanten gezwungen, eine Vielzahl von Legierungen in verschiedenen Zuständen und mit unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen auf ihren Verarbeitungslinien herzustellen. Die große Herausforderung für die zukünftige Entwicklung des Aluminiumeinsatzes in der Automobilkarosserie liegt darin, unnötige technische Komplexitäten zu vermeiden, d.h. eine Vereinfachung und Standardisierung der heute existierenden Werkstoffspezifikationen ist ein „Muss“.
Auf der anderen Seite ermöglichen innovative, bahnbrechende Technologien wie Novelis FusionTM-Technologie neue Aluminiumblechlösungen für Großserienanwendungen. Eine weitere interessante Technologie, deren Eignung für großvolumige Anwendungen derzeit getestet wird, ist das kontinuierliche Bandgiessen. Die besonderen Vorteile derartiger Verfahren führen meist zur Einführung neuer Materialqualitäten. Zudem kann sich die Komplexität des Legierungsportfolios noch durch Legierungsentwicklungen vergrößern, die ein optimales Recycling von Aluminium aus Altfahrzeugen zu neuen Automobilblechen ermöglichen.
Prozess- und Werkstoffinnovationen sind kraftvolle Treiber für die Entwicklung von effizienten Leichtbaulösungen und deren Implementierung in die Serienfertigung, wirken sich aber oft gegen die gewünschte Vereinfachung und Standardisierung der Legierungsspezifikationen aus. Deshalb muss ein technischer Fortschritt auch immer aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet werden. Nur durch enge Zusammenarbeit zwischen Automobilhersteller und Aluminiumlieferant kann das volle Leichtbaupotenzial von Aluminiumblechen in der Fahrzeugkarosserie nachhaltig genutzt werden.
Weitere Informationen unter: www.novelis.com
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Gli sviluppi futuri del design delle autovetture grazie all’alluminio
La progettazione e costruzione di autovetture leggere resterà un aspetto importante anche in futuro. La riduzione del peso non è solo un modo efficiente di ridurre il consumo di carburante, e di conseguenza le emissioni di CO2 dei veicoli ad alimentazione tradizionale, ma riveste un’importanza ancora maggiore per i veicoli ad alimentazione elettrica od ibrida.
Nel corso della conferenza “Car Body Lightweight Design”, tenutasi recentemente a Castle Bromwich (UK), Roland Harings, il General Manager della divisione Automotive & Specialties di Novelis Europe ha sottolineato come l’industria dell’alluminio si stia impegnando a supporto delle esigenze delle case automobilistiche.
La riduzione del peso è da sempre un compito fondamentale per l’engineering automobilistico. Ciononostante, a parte pochi modelli di autovetture realizzati completamente in alluminio, le carrozzerie delle auto presentano ancora un notevole margine di miglioramento in tal senso. Tramite la sostituzione di lamiere in alluminio al posto di quelle in acciaio, sia per la realizzazione di componenti strutturali che per le parti non sollecitate, è possibile risparmiare sino al 40% del peso.
In qualità di leader mondiale nella produzione di prodotti in laminati di alluminio, Novelis sta costantemente rafforzando la propria posizione come principale partner per lo sviluppo e la fornitura di lamiere per automotive, implementando un piano di R&S efficace ed a misura di cliente, investendo in tecnologie e processi innovativi e lavorando su un sistema produttivo affidabile ed attento ai costi. Grande priorità viene data al riciclo degli scarti di processo per la produzione di nuove lamiere. Essendo il maggior riutilizzatore di lattine usate per la produzione di lattine nuove, la società è profondamente impegnata nel riciclo degli scarti di produzione dell’alluminio.
Oggi, il quadro delle lamiere in alluminio destinate all’automotive è caratterizzato da un’elevata specificità nel numero di leghe e di qualità superficiali diverse, sviluppate per soddisfare i bisogni di singoli clienti e in vista di nuove applicazioni. La crescita del mercato delle carrozzerie per auto in alluminio è stata accompagnata da un enorme incremento nel numero delle specifiche tecniche per i materiali. La situazione viene ulteriormente complicata da requisiti tecnici molto severi in materia di resistenza, formabilità, qualità superficiali etc. e da ulteriori necessità, quali la resistenza alla corrosione o le proprietà di giunzione nelle realizzazioni in materiali misti, l’efficienza in fase di stampaggio ed assemblaggio, etc. Di conseguenza, i fornitori sono obbligati a produrre una vasta gamma di leghe in diversi stati di trattamento e di qualità superficiali. La grande sfida per la prossima fase di crescita di questo mercato sarà quella di evitare le complessità tecniche non necessarie, in particolare razionalizzando e standardizzando le specifiche delle esistenti leghe destinate alle applicazioni nell’automotive.
D’altro canto, tecnologie innovative quali la FusionTM Technology di Novelis offrono nuove soluzioni per l’uso dell’alluminio in grandi applicazioni di produzione in serie.
Un’altra interessante tecnologia in corso di valutazione per le applicazioni su larga scala è il continuous strip casting. Lo sfruttamento degli specifici vantaggi offerti da questo tipo di trasformazione dell’alluminio consente l’introduzione di altre leghe per la produzione delle lamiere. Un’ulteriore fonte di complessità per il quadro delle leghe utilizzabili per l’automotive verrà introdotta dagli sviluppi necessari a garantire il riciclo delle lamiere di alluminio ottenute dai veicoli rottamati e riutilizzate come nuove lamiere da destinare all’industria automobilistica. Le innovazioni raggiunte nei materiali e nei processi rappresentano spinte potenti allo sviluppo di soluzioni leggere ed efficienti ed alla loro implementazione nelle produzioni di serie, ma spesso agiscono contro le aspirazioni ad una razionalizzazione e standardizzazione delle specifiche tecniche delle leghe. Pertanto, è necessario prestare attenzione affinché il progresso tecnologico trovi sempre giustificazione da un punto di vista sia economico che ambientale. Ne consegue che il potenziale alleggerimento offerto dall’utilizzo delle leghe di alluminio nella costruzione delle carrozzerie delle auto potrà essere sfruttato a pieno solo grazie ad uno stretto rapporto di collaborazione tra le case automobilistiche ed i fornitori di laminati d’alluminio.
Per ulteriori informazioni: www.novelis.com