La R&D di Hydro aumenta l’uso dell’alluminio nelle automobili

Da un nuovo concept di micro-car elettrica urbana allo sviluppo di nuove leghe ad alte prestazioni, il Gruppo norvegese ha avviato importanti iniziative per ottimizzare gli impieghi delle leghe leggere nell’automotive

di Alberto Pomari

Hydro è un nome di spicco nel sistema globale dell’alluminio. Con sede in Norvegia, Hydro è un’azienda completamente integrata con 35.000 dipendenti in 40 Paesi in tutti i continenti, che unisce esperienza locale, presenza globale e capacità senza pari nella ricerca e sviluppo. Oltre a produrre alluminio primario, estrusi, laminati e prodotti riciclati, Hydro estrae anche bauxite, raffina l’allumina e genera energia. I gruppo opera in tutti i segmenti di mercato per l’alluminio e serve oltre 30.000 clienti.
Hydro è da tempo fortemente impegnata nello sviluppo di nuove soluzioni in alluminio per l’industria globale dell’automotive sia riguardo i materiali sia le tecnologie di produzione. Abbiamo chiesto ai responsabili delle differenti aree di business coinvolte di illustrare le ultime iniziative realizzate.

Un nuovo concetto di micro-car mette l’alluminio al centro della mobilità per le città del futuro
Uno studio congiunto che Hydro ha condotto con Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH di Aachen (fka) e con School of Design Pforzheim, riguardante l’uso dell’alluminio nei veicoli urbani di nuova concezione, dimostra chiaramente la forte posizione dell’alluminio nei veicoli del futuro. Lo studio è stato presentato a settembre 2018 alle giornate di studio sulla progettazione delle carrozzerie, l’Aachen Body Engineering Days 2018. Hydro ha partecipato portando l’esperienza ingegneristica delle sue aree di business maggiormente coinvolte nell’automotive: Extruded

Solutions, Primary Metal e Rolled Products.
“Si tratta di un ottimo esempio di come i nostri clienti e la società possano trarre vantaggi dal fatto che Hydro è un’azienda completamente integrata con esperienza in tutti gli aspetti della filiera,”, spiega Pascal Wagner, a capo dei prodotti globali per l’area di business Hydro Rolled Products. “Questo progetto ci ha permesso di illustrare la nostra vasta gamma di prodotti presso un pubblico importante. Le leghe per estrusione, i laminati di qualità e le leghe “verdi” sono stati molto apprezzati,” spiega Wagner.
Lo scorso maggio, il Dipartimento di Affari Sociali ed Economici delle Nazioni Unite ha pubblicato un rapporto secondo il quale il 68% della popolazione mondiale vivrà in aree urbane entro il 2050. Inoltre, le Nazioni Unite hanno riportato che l’urbanizzazione sostenibile sarebbe la chiave per la sostenibilità dello sviluppo. Considerando che il costo macroeconomico degli ingorghi del traffico in Europa è triplicato dal 2006 al 2011, oltre a maggiori limitazioni in termini di spazio e di emissioni di anidride carbonica nelle città, le auto convenzionali verranno spinte fuori dalle città. Le sostituiscono nuovi concept di veicoli e nuovi modelli di mobilità. Focalizzato sulle auto di classe L7e Micro-car, il nuovo studio di Hydro e fka mostra che le auto per uso urbano possono essere costruite usando prevalentemente alluminio. Mostra come l’alluminio possa permettere alle auto di ottenere la classifica L7e allo stesso tempo raggiungere i livelli di sicurezza normalmente garantiti dalle auto di maggiori dimensioni.

Piccole automobili veloci e leggere in alluminio
La classe di veicoli L7e comprende micro-car elettriche piccole e leggere. I requisiti per queste auto sono:
• Meno di 3,7 metri di lunghezza, 2,5 metri di larghezza
e 1,5 metri di altezza
• Peso inferiore a 450 kg (escluso il sistema delle batterie)
• Potenza continua nominale massima 15 kW
• Velocità massima di 90 km/h
• Carrozzeria chiusa con non meno di tre lati aperti
• Un massimo di quattro sedili (non sellini) con cinture
di sicurezza

Le auto nella classe L7e normalmente non offrono gli stessi sistemi di sicurezza passiva per i passeggeri forniti dai modelli più grandi. Di conseguenza, i consumatori trovano tali veicoli poco attraenti. Aumentare i livelli di sicurezza passiva è stato uno dei target del progetto L7e. “Abbiamo testato la prestazione di sicurezza passiva della nostra concept micro-car L7e secondo i criteri del crash test Euro NCAP, e il veicolo ha passato tutte le prove per le normali auto di classe M1,” spiega Nunzio Cuppoletta, responsabile mercato automotive per la business area Extruded Solutions di Hydro.

Mobilità individuale nelle aree urbane
Le micro-car leggere ed efficienti con trasmissione elettrica possono contribuire a garantire la mobilità individuale nelle aree urbane. Il potenziale per alleggerire questi veicoli usando l’alluminio è notevole, grazie alla bassa densità del metallo, alle sue buone caratteristiche di rigidità e agli elevati livelli di assorbimento specifico di energia.
L’innovativa struttura della carrozzeria della concept car è stata creata utilizzando esclusivamente alluminio: lamiere strutturali, estrusi e getti. Tutte le soluzioni estruse sono state realizzate con leghe della serie 6xxx, così come tutti i componenti laminati tranne uno. “La principale sfida con la struttura della carrozzeria è stata quella di creare uno spazio di deformazione sufficiente a garantire la sicurezza dei passeggeri in caso di collisione”, conclude Wagner. “Ancora una volta, l’alluminio, con la sua elevata capacità di assorbimento dell’energia, è stato cruciale per la nuova struttura”.

Nuove leghe di alluminio per formazione superplastica Hydro sta lanciando tre nuove leghe di alluminio specifiche
per lo stampaggio a caldo di lastre, soprattutto per componenti automobilistici complessi. Ciascuna lega offre proprietà che superano quelle delle leghe attualmente disponibili sui mercati mondiali. I produttori OEM automotive sono interessati alla deformazione superplastica perché permette di ottenere componenti in lamiera d’alluminio con spessori sottili. Si tratta di un prodotto efficiente dal punto di vista dei costi, che può stirare il foglio fino ad almeno il 200 per cento in più rispetto alla sua dimensione originale. Grandi parti possono essere formate usando un singolo foglio rimpiazzando così costruzioni complesse formate da un numero elevato di piccole parti; altri vantaggi comprendono il consolidamento delle parti e basse sollecitazioni di formazione. La formazione superplastica è stata usata da oltre 25 anni per prodotti specialistici per il segmento aerospaziale e il processo viene attualmente utilizzato anche per costruire componenti laminati in alluminio per autobus. La novità è quindi l’allargamento degli impieghi nell’industria automobilistica, come spiegano Jonas Bjuhr, responsabile della strategia, ricerca e sviluppo e innovazione per la business area Rolled Products, e Rheinard Pritlaff, technical specialist nella stessa business area: “ I produttori di automobili stanno sviluppando componenti sempre più avanzati, e questo stimola l’uso della deformazione superplastica, in quest’area abbiamo lavorato con alcuni di questi, così come con diversi fornitori consolidati del settore, sviluppando tre nuove leghe, che hanno richiesto due anni di lavorazione, e che vantano caratteristiche di allungamento o formazione migliori, offrono resistenza post-formazione più elevata e permettono tempi dei cicli minori rispetto alle alternative oggi disponibili. Le tre nuove leghe sono: la lega di nuova generazione 5083, la nuova lega 5456 e al nuova lega 7020. Si tratta quindi di leghe appartenenti alla famiglia Al-Mg e a quella da trattamento termico Al-Zn-Mg, con caratteristiche e possibilità di impiego ben diversificate. Nell’automotive il processo di formazione superplastica offre ai produttori di automobili la possibilità di alleggerire i veicoli con l’alluminio anziché con materiali più esotici come la fibra di carbonio e i compositi, con le nostre nuove leghe possiamo ora offrire il materiale adatto per componenti dei quali i produttori di automobili hanno bisogno. Bentley, come esempio significativo, sta usando laminati di alluminio a deformazione superplastica per le portiere e i pannelli laterali della sua nuova gran turismo, la Continental GT”.

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