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. 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. 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. Programa ULSAB – World Auto Steel
Principais Resultados
4

5. Projeto ULSAB- AVC - Avanço em Materiais
 Redução de Peso > 25%
 100% de Aços HSS ( > 80% AHSS)
5

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. 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. 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. FSV – Future Steel Vehicle
Por Que o Desenvolvimento do FSV ?
9

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. 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. EU Multi Materials SLC(Super Light Car)
12

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. FSV – Future Steel Vehicle
14

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. 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. FSV – Future Steel Vehicle
Resultados Preliminares
17

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. FSV-1 PHEV and Vehicle
Future Steel BEV

20. FSV-1 Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV)

21. FSV-1 Battery Electric Vehicle (BEV)

22. Future Steel Vehicle – FSV 2

23. FSV-2 Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV)
Future Steel Vehicle

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. Aços AHSS na Construção Automotiva
Situação Atual e Perpectivas
25

26. Re-Inventing AutomotiveGeração de Aços AHSS
A Nova Steel
L-IP
TWIP
Al
26

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. 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. 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. 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
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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. 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. 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. 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
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