180
Tendencias de la automoción Las mejores formas de ampliar la gama para vehículos eléctricos (VE) a bajo coste
Acero Docol® para la industria automotriz

LAS MEJORES FORMAS DE AMPLIAR LA GAMA PARA VEHÍCULOS ELÉCTRICOS (VE) A BAJO COSTE

¿Qué importancia tiene la construcción ligera en el futuro de la movilidad?

¿Cuáles son las mejores maneras de ampliar la gama para vehículos eléctricos a bajo coste? Esto fue un tema de debate en el congreso Light Construction Summit, en su edición de 2019 celebrado en la localidad alemana de Würzburg, y una de las sorprendentes claves reveladas durante el mismo fue que esto puede lograrse optimizando los sistemas eléctricos (y electrónicos) de los automóviles en lugar de aligerar su estructura. Sin embargo, muchos participantes en este congreso expresaron su preocupación por que las elevadas inversiones en electromovilidad estaban agotando los recursos financieros y humanos de los proyectos en curso centrados en aligerar el peso de los automóviles.

Otras conclusiones del congreso:

  • Los diseños ligeros en el ámbito de la electromovilidad continúan influyendo enormemente en todos los vehículos: eléctricos, híbridos y tradicionales.
  • En la batalla en curso entre la reducción de peso frente a la rentabilidad, los diseños en los que se utilizan aceros ligeros están experimentando un repunte, señalaron varios ponentes. Los nuevos aceros de alta resistencia y de ultra alta resistencia permiten reducir el peso de forma rentable, manteniendo al mismo tiempo las propiedades requeridas.
  • Cada vez se reconoce más que la asignación inteligente de materiales ligeros bajo la máxima ‘El material correcto en el lugar adecuado’, es más pragmática que la sustitución masiva del aluminio (versión anterior del Audi A8) o de la fibra de carbono (BMW i3).

 

Docol® en Light Construction Summit

Para promover esa máxima, un número cada vez mayor de fabricantes de automóviles con visión de futuro están experimentando con biomateriales —que aligeran tanto el vehículo como su huella ecológica. Y los expertos también predicen que los materiales reforzados con fibra de carbono llegarán con el tiempo, a niveles de producción en masa; proporcionando métodos de producción más experimentados y racionales para este material que antes resultaba exótico.

Nuevas técnicas en la construcción de materiales híbridos

Los componentes de automóviles fabricados con materiales híbridos son cada vez más importantes en puntos del automóvil vulnerables a grandes tensiones localizadas. En este congreso, por ejemplo, Volkswagen presentó su modelo E-Golf con un área de umbral/pilar B que es de plástico reforzado con fibra de vidrio encolada en las secciones de acero de alta resistencia. En las pruebas de impacto, el área reforzada estructuralmente resultante redujo la intrusión en un 50%. Con este enfoque híbrido, Volkswagen es capaz de satisfacer los requisitos de cambios —introducidos en 2015 en la prueba de impacto lateral en pilares del Programa de Evaluación de Automóviles Nuevos (NCAP)— añadiendo menos de 200 gramos de peso y sin tener que cambiar la producción en serie de su carrocería ni los procesos de fabricación asociados.

Otro de los enfoques es el uso de material de espuma. Sin embargo, es más costoso y requiere una cuidadosa consideración ya desde el principio del proceso de desarrollo. Sin embargo, en combinación con otros materiales —por ejemplo, aceros avanzados de alta resistencia o AHSS—, los materiales de espuma presentan propiedades óptimas con un peso bajo.

Aprovechamiento máximo de las simulaciones por ordenador al aligerar componentes del vehículo

Los avances en el modelado por ordenador —con simulaciones dinámicas de diseños de componentes utilizando materiales ligeros específicos— se hacen cada vez más importantes. Por ejemplo, permiten calcular con mayor precisión las consecuencias de fabricar materiales más finos. Varios de los ponentes que intervinieron en el congreso presentaron diseños en los que se había logrado un ahorro de materiales (y de costes) considerable.

Un segundo avance importante, junto con la simulación por ordenador, es la fabricación aditiva (también conocida como impresión 3D), que no solo permite geometrías de componentes extremas, también un alto nivel de integración de funciones en componentes del automóvil.

Cabe destacar que muchas de las presentaciones adoptaran una visión holística de la construcción ligera. Por ejemplo, el enfoque en los costes de producción se ha combinado con el análisis de la huella ecológica: ¿cuál es el impacto medioambiental holístico en todo el ciclo de vida del componente, desde la materia prima hasta el reciclaje?

Otro ejemplo holístico: la importancia del aligeramiento de peso en la industria de la automoción ha crecido hasta convertirse en mucho más que una mera revisión de la construcción de componentes individuales. No cabe duda de que el proceso sigue comenzando por exhaustivas simulaciones por ordenador de los componentes. Pero estás se amplían para incluir simulaciones del automóvil completo, seguidas por cálculos de impactos y simulaciones de la fabricación y el montaje de los automóviles para llegar finalmente a la estimación de su huella ecológica.

¿Podrá satisfacer la industria siderúrgica las necesidades futuras de bajo peso y eficacia en materia de emisiones de CO2?

“En el congreso Light Construction Summit en su edición de 2019 celebrado en la localidad alemana de Würzburg, se ha confirmado que SSAB, con sus materiales innovadores y amplios servicios, está anticipando con precisión muchas de las tendencias en la construcción ligera”, afirma Thomas Müller, director de desarrollo empresarial de automoción de SSAB y uno de los ponentes del evento. Con su cartera de aceros para la automoción bajo el nombre de Docol®, SSAB es un importante ‘facilitador’ de construcciones ligeras para la industria de la automoción, ya que sus aceros AHSS demuestran su valor funcional gracias a su alta resistencia, excelente ductilidad y óptimo rendimiento frente a la fatiga. Debido a que SSAB asigna cada acero AHSS a una línea de producción fija, estos aceros también presentan unas propiedades de material muy constantes. Además de la gama de aceros AHSS Docol® estandarizados, el cliente también puede solicitar calidades especiales de aceros AHSS.

El compromiso de SSAB con el medio ambiente global es sincero y muy pragmático: los nuevos reglamentos en materia de CO2, incluido el ‘carbono incorporado’ en los materiales de los automóviles, son prácticamente inevitables. Actualmente, SSAB emite solo 2 kg de CO2 por cada kilogramo de acero producido, lo que lo convierte en uno de los fabricantes de acero con los niveles de emisiones de CO2 más bajos del mundo. Las empresas siderúrgicas europeas generan de media un 7% más de CO2, mientras que en Estados Unidos esta cifra se eleva al 11%, al 26% en China y en la India al 42%.

“Sin embargo, nosotros no nos conformaremos con estos dos kilogramos de CO2 por kilogramo de acero”, afirma Müller. “Nuestro objetivo es fabricar acero sin prácticamente emisiones de CO2. En Luleå, Suecia, estamos construyendo la planta experimental HYBRIT en la que se utilizará hidrógeno en el alto horno en lugar de carbono. El hidrógeno se producirá utilizando fuentes nuevas y existentes de energía hidroeléctrica y eólica.

El plan de SSAB es poder comercializar acero AHHS Docol® libre de combustibles fósiles para 2045. Mientras tanto, SSAB está experimentando con el biocarbono y convertirá parte de una de sus plantas para electrificarlas, eliminando todo uso de carbón/coque.

Construcción ligera como proceso para vehículos eléctricos

Como ejemplo de ‘construcción ligera como proceso integral’, SSAB presentó un concepto de diseño para la protección de las baterías de vehículos eléctricos contra impactos. Usando aceros AHHS Docol® seleccionados es posible fabricar cajas de protección de las baterías que son:

  • Herméticas
  • Robustas y resistentes
  • Ligeras y eficaces

 

“Y esta caja de baterías está despertando un gran interés —señala Müller— no sólo entre los OEM, sino también en particular entre los fabricantes de automóviles de China”.

“Esta caja de baterías para vehículos eléctricos es un ejemplo de lo que SSAB puede hacer si nos implicamos en las primeras etapas del proceso de desarrollo del automóvil”, afirma Müller. “Para conseguir un ‘aligeramiento’ y rendimiento óptimos de los componentes de un automóvil, resulta fundamental que se nos implique lo antes posible. Dependiendo de la aplicación, nuestro Knowledge Service Center ha ayudado a fabricantes de automóviles a reducir el peso de los componentes hasta en un 50%”.

El Knowledge Service Center de Docol® ayuda a los diseñadores de automóviles en sus tareas diarias, dando respuesta a todas sus preguntas sobre aceros avanzados de alta resistencia. Podría tratarse de estudios de conceptos y construcciones, servicios de cálculo y simulación por ordenador (por ejemplo, modelando digitalmente los procesos de conformado y rendimiento frente a impactos) o bien, ofreciéndoles sugerencias para el diseño de herramientas o sobre soluciones de herramientas, o indicaciones para la soldadura de aceros AHSS.

El equipo del Knowledge Service Center de Docol® cuenta con ingenieros especializados en simulación por ordenador altamente capacitados, diseñadores, expertos en soldadura y especialistas en conformado. El equipo tiene acceso al software más avanzado para máquinas de conformado y modelado por ordenador. Para permitir a los clientes potenciales experimentar por sí mismos las ventajas que ofrecen los aceros de SSAB en una fase temprana, SSAB cuenta con una tienda de materiales de prueba, única en el mundo. El inventario de existencias de la tienda incluye láminas y bobinas de numerosas calidades de aceros AHHS Docol®, que SSAB puede cortar a medida y enviar en menos de dos semanas —a menudo en dos días hábiles. Este servicio de suministro de muestras, altamente especializado y de respuesta rápida, probablemente no tiene rival en ningún otro fabricante de aceros AHSS.

Thomas Müller
Thomas Müller, director de desarrollo empresarial de automoción de SSAB

Obtenga más información sobre el proyecto Hybrit aquíDescubra el acero para automoción Docol®

Suscríbase a nuestro boletín gratuito ‘Tendencias de la automoción’ para recibir artículos relevantes desarrollados en profundidad sobre las cuestiones que afectan a su empresa.

Al enviar este formulario, estará aceptando nuestra Declaración de privacidad.