A resposta dos metais aos desafios do projeto automotivo

2.224 visualizações

Publicada em

Publicada em: Negócios, Tecnologia
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
2.224
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
10
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
52
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

A resposta dos metais aos desafios do projeto automotivo

  1. 1. FSV - Future Steel Vehicle e a Nova Geração de Aços AHSS - Advanced High Strength Steel na Construção Automotiva. ED JUAREZ MENDES TAISS – ed.taiss@usiminas.com Engenheiro Metalurgista, Pós Graduação em Administração Financeira, MBA em Gestão Empresarial e MBA em Comercio Exterior e Negócios Internacionais, Membro do Comitê World Auto Steel, Gerente de Produtos, Soluções e Inovações da Superintendência de Marketing da Usiminas; Belo Horizonte, MG.
  2. 2. World Auto Steel – Membros Ativos 17 empresas de 12 Países Anshan Iron and Steel Group Corporation - China Representam praticamente o abastecimento Arcelor Mittal - Luxembourg do Setor Automotivo Mundial; Baoshan Iron & Steel Co. Ltd. - China Inclui os 10 principais Grupos Mundiais, China Steel Corporation - China lideres em escala de produção; Hyundai-Steel Company - South Korea Lideres em tecnologia de processos e JFE Steel Corporation - Japan produtos; Kobe Steel, Ltd. - Japan Detentores do “Know How”; Nippon Steel Corporation - Japan Lideram Investimentos e alianças Nucor Corporation - USA estratégicas; POSCO - South Korea O portfólio proposto de aços AHSS tem no SeverStal - Russia/USA mínimo 2-3 fornecedores em escala Sumitomo Metal Industries, Ltd. - Japan industrial; Tata Steel & Corus - India, UK, Netherlands Formadores de opinião junto às montadoras ThyssenKrupp Stahl AG - Germany e autopeças; USIMINAS - Brasil Promovem, dão suporte técnico, United States Steel Corporation - USA desenvolvendo o uso de novos aços; Voestalpine Stahl GmbH - Austria Dão importância estratégica na participação Key Messages no Comitê World Auto Steel.  Steel Innovation  Environment.  Global Resources  Voice of Reason: 2
  3. 3. Need to Engage Customers in Steel Vision e o Comitê World Auto Steel O Programa ULSAB  Os Aços AHSS apresentam um crescimento rápido e já apresentam um papel de destaque nos modelos recém lançados, bem como nos modelos em projeto.  A necessidade de redução de peso, emissões e consumo de combústivel com aumento de segurança tem passado por um profunda avaliação de materiais e os Aços AHSS tem se destacado.  Frente aos novos desafios, as Indústrias Siderúrgicas se mostram enganjadas em proporcionar uma influencia decisiva junto aos projetistas das montadoras na escolha do Aço como um material estratégico na Construção Automotiva.  Este engajamento é evidencia do com os trabalhos realizados desde o encerramento do Projeto ULSAB-AVC , reforçado agora pelo Programa FSV – Future Steel Vehicle. HIC= 1000 HIC= 1000  = 65°    = 50° c a GHG Study Super Hood BMW5- Front End  High Strain Rate Testing  Weight Elasticity of Fuel Economy  AHSS - Application Guidelines  NVH (Noise, Vibration & Harshness) Project FSV 1994 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 3
  4. 4. Programa ULSAB – World Auto Steel Principais Resultados 4
  5. 5. Projeto ULSAB- AVC - Avanço em Materiais  Redução de Peso > 25%  100% de Aços HSS ( > 80% AHSS) 5
  6. 6. Future Steel Vehicle (FSV) - Portfólio de Produtos SAE Inclui Aços AHSS  A Especificação SAE J2745 inclui Aços AHSS em Julho 2007  Envolve Aços Planos Laminados a Frio e a Quente.  Incorpora os principais Aços AHSS: Dual Phase TRIP Martensíticos HHE - High Hole Expansion  Adicionalmente aos valores de Limites de Escoamento e Resistência são especificados Alongamento e Valor “n” quando aplicável. A SAE recomenda que quando for incluído estes aços nos projetos devem ser respeitados os valores especificados pela SAE 6
  7. 7. Advanced High-Strength Steel (AHSS) Application Guidelines Na sua 4.1a versão o AHSS - Application Guidelines fornece uma ampla orientação sobre a aplicação destes aços, envolvendo:  Completa descrição sobre Aços AHSS e suas características;  Orientação sobre estampagem (CLC, Design de Ferramental, Blanking, Springback, requisitos de prensas, multi-estágios de prensagem, etc.)  Orientações sobre união ( Processos de Soldagem, Brazagem, Adesivo Bonding, Uniões Híbridas, etc.);  e Referencias para consultas técnicas. Como exemplo cita-se o amplo estudo envolvendo o efeito “Sring Back” motivo de preocupação na estampagem de aços de alta resistência..... Neste tema são abordados:  Tipos mais comuns de “Spring Back;  Correções no Design da peça e da ferramenta;  Aspectos relativos à variáveis de estampagem; e  Requisitos de Prensa  Recomendações Diversas 7
  8. 8. Projeto ULSAB - AVC - Avanço em Processos 0,70 mm BH 260/370 0,70 mm BH 260/370 85 mm Ø DP 500/800 1.0 mm steel Hydroformed Tubes Body Side 1,50 mm 1,80 mm 1,20 mm Members DP 700/1000 DP 700/1000 DP 700/1000 Hydroformed, Tailored Tube Tube No.2  1.30 mm  Dua l Phase 500/800 0,6 5 mm TRIP 4 50/8 00 Floor Front Tube No.1  1.50 mm  Dua l Phase 500/800 Kic k-Up Crossmember 0,7 mm DP 7 00/1 000 8
  9. 9. FSV – Future Steel Vehicle Por Que o Desenvolvimento do FSV ? 9
  10. 10. Life Greenhouse Gas Emissions - Total Importance ofGHG -Cycle Assessment Ciclo de Vida Total - Greenhouse Gas (GHG) Emissions Aumento AHSS vs. Alumínio TOTAL GHG (GHG) CO2eq Aluminio AHSS Total Life Fim da Vida útil e AHSS Alum Produção Uso do Veículo – Distancia Percorrida Créditos de Reciclagem P ro d ução V e i c u lo e m U s o F i n a l d e V id a - R e c ic l a g e m (k g C O 2 e q / v e íc u lo ) (k g C O 2 e q / m ê s ) (k g C O 2 e q / v e í c u lo ) Aço 4 .0 5 4 ,2 2 2 6 ,9 - 2 .4 7 6 ,4 ULSAB - AVC 3 .5 8 9 ,2 2 1 8 ,8 - 2 .8 2 5 ,6 A l u m í n io 5 .6 1 2 ,3 2 1 4 ,0 - 2 .1 9 8 ,7 10
  11. 11. Ações de Redução de Peso BIW Wt. vs. GVW Structure Weight vs. Gross Vehicle Weight 450 '01 - '03 Steel BIW ULSAB-AVC 400 Aluminum BIW '04 - '08 Steel BIW Structure* (kg) 350 Top 10 Steel BIW EU Super Light Car BIW (Kg) 300 250 EU SLC(Super Light Car) - Multi Materials 200  37% Weight Reduction  112% Cost Increase 150 1000 1500 2000 2500 3000 GVW (Kg) * Body structure w/o closures + IP Beam + Engine Cradle Source: Shaw, J., U.S Steel, Great Designs in Steel, May 2009, www.autosteel.org 11
  12. 12. EU Multi Materials SLC(Super Light Car) 12
  13. 13. Future Safety Requirements Os Requisitos de Segurança devem ser revistos e Novos Introduzidos Regulation Roof Crush Rollover (FMVSS 216) Roof Crush/Rollover (IIHS) Electronic Stability Control (ESC) Pole Impact Front Impact Bumper Impact Ped-Pro (Pedestrian Protection)
  14. 14. FSV – Future Steel Vehicle 14
  15. 15. Comitê World Auto Steel – Future Steel Vehicle Future Steel Vehicle RADICAL CHANGE ULSAB UltraLight Steel Auto Body ULSAC UltraLight Steel Auto Closures ULSAS ULSAB-AVC ULSAB-AVC UltraLight Advanced ULSAS Steel Advanced Vehicle Ultra Light Steel Auto Auto Suspensions Vehicle Concepts Suspension Concepts s 15
  16. 16. FSV - Future Steel Vehicle O Projeto “FSV - Future Steel Vehicle” envolve o desenvolvimento de uma carroceria conceitual (BIW + Closures) considerando várias alternativa de propulsão (powertrain), tais como: Híbridos, Elétricos e Sistemas de Células de Combustíveis. O objetivo é demonstrar que o aço proporciona aos automóveis do futuro segurança veicular, redução de peso(lightweight) e redução de emissões(GHG) considerando o ciclo de vida total. Future Steel Vehicle envolve 3(três) fases distintas: Fase I: Engineering Study; Fase II Concept Designs; and Fase III Demonstration Hardware. WorldAutoSteel tem como parceiro para a Fase I - Engineering Study a maior empresa independente de engenharia automotiva - EDAG Engineering + Design AG - com sede em Fulda, Alemanha. A Fase I será desenvolvida na EDAG’s Auburn Hills, Michigan, USA, onde serão pesquisados os impactos dos diferentes “powertrains” na estruturas dos automóveis, dando suporte para o desenvolvimento da Fase II - Design Concepts.  Overview & Tech Assessment Summary  LMS Prestn – NVH Methodology  Driving Cycles  Materials Portfolio Draft  Driving Distances  Pilot CAE Project  Emission & Fuel Economy Regulations  FSV Ph 2 Program Content Options  Future Safety Regulations  OEM Customer Input/Feedback  Tongji – FCEV Recommendations  Matl Threat – Clarity & Volt examples  Alternate AC Climate Controlled Seats  Press Release  Quantum Summary & Recommendations  Decision Process for Phase 2  Packaging Update (EDAG)  Draft Communication Plan 16
  17. 17. FSV – Future Steel Vehicle Resultados Preliminares 17
  18. 18. FSV Vehicles - Configurações As Configurações representam duas classes de veículos de maior volume de comercialização no mundo. “Improving fuel economy by mass reduction with expensive materials provides one of the least economic solutions relative to other technologies, such as improving powertrains and the resulting fuel efficiencies and reducing rolling and aerodynamic resistance.” – The Union of Concerned Scientists
  19. 19. FSV-1 PHEV and Vehicle Future Steel BEV
  20. 20. FSV-1 Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV)
  21. 21. FSV-1 Battery Electric Vehicle (BEV)
  22. 22. Future Steel Vehicle – FSV 2
  23. 23. FSV-2 Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) Future Steel Vehicle
  24. 24. Projeto FSV – Phase 2 Significativa Redução de Peso em Propulsões Alternativas > 35% de Redução de Massa em relação ao Benchmarking de Referência 24
  25. 25. Aços AHSS na Construção Automotiva Situação Atual e Perpectivas 25
  26. 26. Re-Inventing AutomotiveGeração de Aços AHSS A Nova Steel L-IP TWIP Al 26
  27. 27. O Portfólio de Aços do Programa FSV FSV’s Advanced High-Strength Steel Portfolio DP300/500 FB 450/600 CP 800/1000 FB 330/450 TRIP 450/800 MS 950/1200 HSLA 350/450 TWIP 450/1000 CP 1000/1200 DP 350/600 HSLA 490/600 HF 1050/1500 (22MnB5) TRIP 350/600 CP 500/800 DP 700/1000 DP 400/700 DP 500/800 MS 1150/1400 TRIP 400/700 HSLA 550/650 MS 1250/1520 HSLA 420/500 DP 700/1000 AHSS do Projeto ULSAB-AVC Nova Geração de AHSS do Projeto FSV Expanded range of steel grades 27
  28. 28. O Estado da Arte na Utilização de AHSS no “Body in White” O “Estado da Arte Mundial” na utilização de aços AHSS já envolve praticamente todas as peças estruturais, em especial a série Dual Phase. A utilização dos aços AHSS em painéis externos ainda se resume a intenções de uso e testes de performance. 28
  29. 29. Aços AHSS - TRIP x DP & HSLA Comparativo entre Aços HSLA, Dual Phase e TRIP de mesma Classe de de Resistência O Aços AHSS apresentam... Maior alongamento total e Baixa Relação Elástica sugerindo maior capacidade de conformação Maior capacidade de absorção de energia ao impacto 29
  30. 30. Aços AHSS - Work Hardening & Bake Hardening Comparativo entre Aços HSLA, Dual Phase e TRIP de mesma Classe de de Resistência - Efeitos Work Hardening (WH) & Bake Hardening (BH) Aços HSLA Aços DP Aços TRIP  Pequeno Efeito WH  Efeito BH Significativo  Maior Efeito BH  Inexistência do Efeito BH  Maior Efeito WH  Considerável Efeito WH 30
  31. 31. Potencial de Redução de Volume World Auto Steel, investigou a redução de massa.....  Redução de massa de até 40% com a utilização do Alumínio em relação ao aços convencionais,  Aumento de 40% no espaço (aumento de volume). Para os aços AHSS ocorre uma redução de até 25%, com uma redução do espaço requerido de 60%.  O problema é compatibilizar a redução de peso com espaço(volume), fundamental no design estrutural, principalmente em carros compactos  Um exemplo é o aumento de volume (espessura) de 75% no B-Pillar do no conceito SLC(Super Light Car) 31
  32. 32. Aspectos Relacionados à Fadiga Características relacionada a Fadiga (In-Service) nos Aços AHSS  O Limite de Fadiga nos Aços DP e TRIP são bem superiores aos verificados nos Aços HSLA.  A transformação da Austenita Retida nos Aços TRIP pode provocar um relaxamento do campo de tensões e introduzir tensões de compressão, aumentando a Resistência à Fadiga.  A presença de Martensita dispersa provoca um um retardamento da propagação de trincas de Fadiga. 32
  33. 33. Crash Management (In-Service) Requisitos sobre “Crash Management”  Os Aços DP and TRIP mostram um maior capacidade de absorção de energia que os Aços Convencionais  O maior Efeito Bake Hardening (BH) e o endurecimento por deformação(WH) são os grandes responsáveis por este desempenho.  Aumento da área abaixo da Curva Tensão - Deformação  É observado uma melhor distribuição das tensões durante a deformação no evento de Crash, promovendo maior estabilidade e previsão da compressão(esmagamento) axial. 33
  34. 34. Considerações Finais A Arquitetura do Automóvel mudará radicalmente nos próximos anos e a Indústria do Aço está determinada a manter-se como principal opção na construção Automotiva....  Lighter  Stronger  Safe  Fewer GHG Emissions  Affordable  Sustainable Muito Obrigado pela Atenção ed.taiss@usiminas.com www.worldautosteel.org 34

×