Producenci samochodów coraz częściej sięgają po aluminium w celu redukcji masy

Przemysł motoryzacyjny przechodzi głęboką transformację w zakresie materiałów, a aluminium staje się kluczowym graczem w zastosowaniach lekkich i wysokowydajnych. Od paneli nadwozia po elementy silnika, a nawet obudowy akumulatorów, rola aluminium w produkcji pojazdów wciąż się rozszerza. Jak dokładnie aluminium kształtuje nowoczesne samochody i jaka jest jego przyszłość?

Zastosowanie aluminium w produkcji pojazdów odnotowało znaczny wzrost, napędzany przede wszystkim przez coraz bardziej rygorystyczne globalne regulacje dotyczące emisji i zapotrzebowanie na poprawę efektywności paliwowej. Producenci samochodów stają w obliczu rosnącej presji, aby zmniejszyć masę pojazdów, poprawić oszczędność paliwa i zminimalizować emisję gazów cieplarnianych. Unikalne właściwości fizyczne i chemiczne aluminium sprawiają, że jest ono idealnym rozwiązaniem, aby sprostać tym wyzwaniom.

Sektor motoryzacyjny pozostaje głównym celem redukcji tlenku węgla i innych emisji gazów cieplarnianych w celu rozwiązania problemów środowiskowych. Oczekuje się, że decydenci wprowadzą dodatkowe zachęty promujące zrównoważony rozwój pojazdów, w którym aluminium odgrywa kluczową rolę w osiąganiu tych celów.

Ten wszechstronny metal oferuje doskonałą odporność na korozję i może być łączony z różnymi pierwiastkami w celu optymalizacji określonych właściwości mechanicznych, takich jak przewodność, formowalność i odporność na uderzenia. Największy wkład aluminium w konstrukcję samochodów polega na jego wyjątkowym stosunku wytrzymałości do masy, co pozwala elementom zachować integralność strukturalną, jednocześnie znacznie zmniejszając ogólną masę pojazdu. Lżejsze pojazdy przekładają się bezpośrednio na poprawę efektywności paliwowej i niższe emisje. Dodatkowo, możliwość recyklingu aluminium czyni je wyborem odpowiedzialnym dla środowiska.

Pojazdy elektryczne stanowią główny kierunek inwestycji dla branży, jednak stoją przed szczególnymi wyzwaniami związanymi z ciężkimi systemami akumulatorów i ograniczonym zasięgiem. Aby to zrekompensować, producenci potrzebują lekkich, wytrzymałych materiałów, które zastąpią tradycyjne elementy stalowe. Aluminium stało się preferowaną alternatywą, z zastosowaniami w konstrukcjach nadwozi, systemach podwozi i innych krytycznych obszarach, które pomagają zrekompensować wagę akumulatorów i zwiększyć zasięg jazdy.

Naukowcy i inżynierowie materiałowi wciąż opracowują zaawansowane stopy aluminium o zwiększonej wytrzymałości, ulepszonej formowalności i doskonałej odporności na korozję. Te innowacje spełniają rosnące wymagania producentów samochodów dotyczące wysokowydajnych materiałów, jednocześnie umożliwiając większą elastyczność projektowania i postęp technologiczny w rozwoju pojazdów.

Aluminium po raz pierwszy pojawiło się w zastosowaniach motoryzacyjnych na początku XX wieku, głównie w panelach nadwozia ze względu na jego doskonałe właściwości formowania. Jednak koszty produkcji i ograniczone możliwości produkcyjne początkowo ograniczały jego powszechne zastosowanie. Przełom nastąpił w 1961 roku, kiedy brytyjski producent samochodów Land Rover wprowadził aluminiowy blok silnika V-8, torując drogę do ekspansji aluminium w inne krytyczne elementy, w tym koła, odlewy przekładni, głowice cylindrów i elementy zawieszenia.

Dziś aluminium pozostaje materiałem z wyboru dla nadwozi pojazdów, tak jak było to w momencie jego wprowadzenia. Postępy w technologii spawania i procesach produkcyjnych, w połączeniu z rosnącą gamą specjalistycznych stopów, sprawiły, że aluminium jest opłacalne dla całych konstrukcji pojazdów i układów napędowych.

Nowoczesne pojazdy składają się z około 25 000 oddzielnych części, z których wiele może być produkowanych z aluminium. Zdolność metalu do tworzenia różnorodnych stopów o różnych właściwościach chemicznych i mechanicznych umożliwia jego stosowanie w wielu zastosowaniach. Główne stopy aluminium stosowane w produkcji motoryzacyjnej obejmują:

• 1100, 2024, 3003, 3004, 3105 dla elementów konstrukcyjnych
• 4032, 5005, 5052, 5083 dla paneli nadwozia
• 5182, 5251, 5754, 6016 dla systemów podwozia
• 6061, 6181, 7003, 7046 dla elementów układu napędowego

Aluminiowe nadwozia oferują lekką konstrukcję bez uszczerbku dla wytrzymałości i bezpieczeństwa. Preferowane stopy do zastosowań w nadwoziach wykazują doskonałą odporność na korozję, jakość wykończenia powierzchni i obrabialność.

• Panele zewnętrzne: maski, panele ćwiartkowe, błotniki, zderzaki
• Elementy konstrukcyjne: słupki, relingi dachowe, pokrywy bagażnika
• Elementy drzwi: zawiasy, zatrzaski, klamki

Chociaż mniej przewodzące niż miedź, lżejsza waga aluminium sprawia, że jest ono korzystne w niektórych zastosowaniach elektrycznych.

• Więdźby przewodów (Stop 1350)
• Oświetlenie i systemy czujników
• Przyrządy i sterowanie

• Ramy siedzeń i konstrukcje montażowe
• Zespoły podłogowe
• Elementy izolacji termicznej

Krytyczne elementy układu napędowego wymagają stopów o doskonałej wytrzymałości, odporności na zmęczenie i spawalności.

• Bloki silników i głowice cylindrów
• Obudowy przekładni
• Elementy zawieszenia
• Układy hamulcowe

W miarę jak technologia motoryzacyjna wciąż ewoluuje, zastosowania aluminium będą się dalej rozszerzać na obudowy akumulatorów, elementy silników i inne nowe obszary. Trwające postępy w rozwoju stopów zwiększą wydajność materiałów, aby sprostać coraz bardziej wymagającym wymaganiom producentów. Aluminium utrzyma swoją pozycję lidera w inicjatywach odchudzania pojazdów, jednocześnie wspierając przejście branży w kierunku zrównoważonych rozwiązań w zakresie mobilności.