In che modo l’industria automobilistica implementa la neutralità del carbonio, riduce le emissioni di carbonio e raggiunge lo sviluppo sostenibile del settore?

Il fatto che il 25% della produzione annua di metallo nell’industria automobilistica non finisca mai nei prodotti ma venga scartato attraverso la catena di fornitura dimostra che la tecnologia di formatura dei metalli nell’industria automobilistica ha un grande potenziale per ridurre i rifiuti metallici.Il principale impatto ambientale dell’industria metallurgica deriva chiaramente dalla produzione originale di metalli dai minerali, che sono altamente ottimizzati.I processi a valle di formatura dei metalli, che sono stati ottimizzati per la massima resa, si sono rivelati molto dispendiosi.Probabilmente circa la metà del metallo prodotto nel mondo ogni anno non è necessario, con un quarto della produzione di metallo che non raggiunge mai il prodotto, essendo tagliato dopo la tranciatura o l’imbutitura profonda.

Progettazione o lavorazione di metalli ad alta resistenza

L'utilizzo di lavorazioni avanzate come servopresse e laminazione controllata può ridurre la perdita di materiale e produrre parti più resistenti, mentre lo stampaggio a caldo espande l'applicabilità dei metalli ad alta resistenza alle parti.Tradizionalelamiere che formano geometrie complesse, la forgiatura a freddo avanzata riduce gli sprechi di materiale formando forme più difficili per prestazioni migliori e requisiti di lavorazione ridotti.Il modulo di Young dei materiali metallici è fondamentalmente determinato dalla composizione chimica sottostante con pochi cambiamenti fondamentali, e la lavorazione innovativa nella composizione e negli aspetti termo-meccanici aumenta significativamente la resistenza del metallo.In futuro, man mano che i processi di lavorazione continuano ad evolversi, la progettazione migliorata dei componenti consentirà una maggiore resistenza aumentando al tempo stesso la rigidità.Per gli ingegneri che si occupano di formatura (fabbricazione) dei metalli per ottenere parti ad elevata rigidità, elevata resistenza e a basso costo. Collaborare con i progettisti di componenti per progettare forme e strutture di prodotti più leggere e resistenti e con gli scienziati dei materiali per sviluppare metalli economici sempre più resistenti.

Ridurre le perdite di rendimento nella catena di fornitura della lamiera

I rottami di tranciatura e stampaggio attualmente dominano l'uso nella produzione di motori, con unmedia di circa la metà dei fogli che finiscono nell'industria automobilistica, con una resa media del settore del 56% e best practice intorno al 70%.Le perdite di materiale non legate alla lavorazione possono essere ridotte con relativa facilità, ad esempio annidando forme diverse lungo la bobina, come è già una pratica comune in altri settori.Le perdite di stampaggio associate a nastri inutili durante l'imbutitura profonda potrebbero non essere completamente eliminate e potrebbero essere ridotte in futuro.L'uso di presse a doppia azione è sostituito da metodi alternativi per formare pezzi in forma netta, la possibilità di pezzi assialsimmetrici realizzati mediante rotazione, questa opportunità tecnica non è stata completamente studiata ed è necessario continuare a ridurre i tassi di difetto nello stampaggio perdita di tecnologia e di progettazione di prodotti e processi.

Evitare una progettazione eccessiva

La produzione di motori costruita con acciaio e telai in acciaio spesso utilizza in eccesso l'acciaio fino al 50%, i costi dell'acciaio sono bassi e il costo della manodopera è elevato, il modo più economico per la produzione di motori è spesso quello di utilizzare acciaio aggiuntivo per evitare la progettazione e i costi di produzione richiesti da usare.Per molti progetti di motori, non conosciamo i carichi che verranno applicati nel corso della vita del motore, quindi prendiamo progetti estremamente conservativi e progettarli per i carichi più elevati immaginabili, anche se non vi è alcuna possibilità che ciò accada nella pratica.La futura formazione ingegneristica può fornire una maggiore formazione su tolleranze e dimensioni per contribuire a ridurre l’uso eccessivo, e una migliore comprensione delle caratteristiche che emergono nella produzione dei componenti aiuterà a evitare tale uso eccessivo.

I processi basati sulle polveri (sinterizzazione, pressatura isostatica a caldo o stampa 3D) sono spesso inefficienti in termini di utilizzo di energia e materiale. Se sei abituato a realizzare parti intere, i processi in polvere combinati con i tradizionali processi di formatura dei metalli per i dettagli locali possono fornire alcuni miglioramenti in termini di efficienza energetica e materiale complessiva, e lo stampaggio a iniezione di polimeri compositi e polvere metallica può migliorare l'efficienza. Un’iniziativa per laminare a caldo un materiale composito magnetico morbido (SMC) personalizzato che potrebbe far risparmiare circa un terzo del metallo necessario per lo statore/rotore si è rivelata promettente dal punto di vista tecnico, ma non è riuscita a suscitare interesse commerciale. L’industria automobilistica non è interessata all’innovazione perché la lamiera laminata a freddo per statore/rotore è già economica e i clienti non sono interessati poiché vedranno poca differenza di costo e potrebbero non essere adatti in casi particolari.

Mantieni i prodotti in servizio più a lungo prima di sostituirli

La maggior parte dei prodotti vengono sostituiti e durano più a lungo prima di “rompersi”, e la spinta all’innovazione dipende da nuovi modelli di business in cui tutti i metalli vengono sviluppati e mantenuti da aziende focalizzate sull’ottimizzazione della vita materiale.

Migliore riciclaggio dei rottami metallici

Il tradizionale riciclaggio della fusione dipende dal controllo della composizione del metallo, la contaminazione del rame nel riciclaggio dell'acciaio o la formazione di leghe nella fusione mista e il riciclaggio della forgiatura possono ridurre il valore dei metalli ricavati dai rottami.Nuovi modi per identificare, separare e smistare diversi flussi di rottami metallici possono aggiungere un valore considerevole.L'alluminio (e possibilmente alcuni altri metalli non ferrosi) può anche essere riciclato senza sciogliersi mediante un legame solido, e la pulizia dei trucioli di alluminio estruso può avere proprietà equivalenti al materiale vergine e al riciclaggio allo stato solido, che sembra essere efficiente.Attualmente, lavorazioni diverse dall’estrusione possono causare problemi di fessurazione superficiale, ma questo problema può essere risolto nello sviluppo futuro del processo.Il mercato dei rottami attualmente raramente discerne l’esatta composizione dei rottami, valutandoli invece per fonte, e il mercato del riciclaggio in futuro potrebbe essere più prezioso creando risparmi energetici per il riciclaggio e un flusso di rifiuti più segregato.In che modo le emissioni derivanti dalla produzione di nuovi materiali influiscono (emissioni materializzate), contrastano gli effetti dell'utilizzo di prodotti fabbricati in modi diversi (emissioni della fase di utilizzo), la progettazione del prodotto può facilitare il miglioramento dei materiali combinando lo sviluppo della tecnologia di produzione e il riciclaggio dei rottami metallici Uso e riutilizzo efficaci.

Insomma

Abituarsi a nuovi processi flessibili può compensare l’eccessiva ingegnerizzazione, l’incentivo a implementare commercialmente processi di risparmio dei materiali è attualmente debole e non esiste un meccanismo accettato a livello globale per fornire impatti a monte e di basso valore.Ma i processi ad alte emissioni, a valle dei processi a basse emissioni di alto valore, rendono difficile creare un business case per guadagni di efficienza.Con gli incentivi attuali, i fornitori di materiali mirano a massimizzare le vendite e la catena di approvvigionamento manifatturiera è principalmente orientata alla riduzione del costo della manodopera piuttosto che dei costi dei materiali.Lo smaltimento dei metalli a costi elevati si traduce nel vincolo a lungo termine di pratiche consolidate, con clienti e utenti finali che hanno pochi incentivi a promuovere risparmi sui materiali a meno che ciò non crei sostanziali risparmi sui costi.Con l’aumento della necessità di ridurre le emissioni globali di anidride carbonica, l’industria automobilistica si troverà ad affrontare una pressione crescente per aggiungere più materiali di valore a un minor numero di nuovi prodotti, e l’industria automobilistica ha già dimostrato un grande potenziale di innovazione.