Kohlenstoffneutrale Autos erfordern eine frühzeitige und umfassende Zusammenarbeit bei den Materialien

Die übliche Entwicklungszeit von Beginn der Konzeptphase bis zur Fertigung der ersten Fahrzeuge dauert fünf Jahre. Deshalb müssen Sie spätestens 2025 anfangen, um die Auslieferung Ihres ersten kohlenstoffneutralen Autos zu erreichen.

Wie die folgende Grafik von Volvo zeigt, lassen sich die CO₂-Emissionen durch die Umwandlung eines Verbrenners in ein Elektroauto mit Batterieantrieb über die Nutzungsdauer von 200.000 km um mehr als die Hälfte reduzieren – wenn das Elektroauto mit erneuerbarer Energie geladen wird.

„Elektroautos verzeichnen immer noch 24 Tonnen eingebettetes CO₂e aus der Fertigung und den Materialien“, hebt Jonas Adolfsson, Business Development Mobility, hervor. „Und 17 % des Materials sind Stahl. Darüber hinaus haben die heutigen konventionellen Automobilstähle einen Gehalt an eingebettetem Kohlenstoff von 2,4 kg CO₂e pro kg Stahl.“

„Durch Anwendung entweder von SSAB Zero™ Stahl sofort oder von SSAB Fossil-free™ Stahl, der von 2026 an in kommerziellen Mengen erhältlich ist, können Sie die eingebetteten Emissionen von Elektroautos auf bis zu 0,3 CO₂e pro kg Stahl senken, was einer Reduzierung um 87 % bei CO₂e gegenüber dem heutigen Stahl entspricht“, bemerkt Adolfsson.

„Aber hier hört SSAB noch längst nicht auf“, ergänzt Adolfsson. „Wir arbeiten hart an der Dekarbonisierung unserer vorgelagerten Lieferanten wie zum Beispiel den Legierungsherstellern. Dies hat auch Vorteile für die Autokonstrukteure. Um die Konstruktionen leichter zu machen, können sie ihre Anwendung von extra- und ultrahochfesten Stählen in den Sicherheitskomponenten ihrer Rohkarosserien minimieren oder optimieren: indem sie festere Güten in dünneren Konfigurationen verwenden.“

Dieses Bandblech aus elektroverzinktem, martensitischem Docol^® 1400 MPa Stahl – nur 1,0 mm dick und 20 mm breit – kann bis zu 2.800 kg heben, was die Festigkeit von extra- und ultrahochfesten Stählen in dünnen Abmessungen demonstriert.

„Die Stahlgüte Docol 1500M von SSAB war Teil eines meiner ersten Projekte“, sagt Brian Oxley von Shape Corp. „Wir haben geometrische Innovationen und neue Stoßfängerprofile entwickelt. Wir haben Konstruktionen entwickelt, um die Festigkeit dieses Materials voll auszuschöpfen. Unsere Kunden haben diese Lösung akzeptiert und heute wird sie in Fertigungsstätten in den USA, der EU, Mexiko und China verwendet.“ Lesen Sie das ganze Kundenbeispiel: Wie Shape Corp. mit Docol^® Stahl Karosseriebauteile optimiert hat.

4 Schritte, um den CO₂-Fußabdruck Ihrer Stahlteile wesentlich zu verringern

1. Beginnen Sie mit einem Stahl mit niedrigen CO₂e-Emissionen: SSAB Zero™ Stahl oder SSAB Fossil-free™.
2. Maximieren Sie die Materialeffizienz, indem Sie die Teile für leichtere (d. h. dünnere) Konstruktionen optimieren.
3. Maximieren Sie die Materialnutzung, indem Sie durch sorgfältige Abstimmung der Stahlgüten auf ihre Umformprozesse Ausschuss (z. B. durch Mikrorisse) reduzieren.
4. Reduzieren Sie den Energieverbrauch in Ihrer Produktion, beispielsweise durch Nutzung von Kaltumformprozessen (z. B. Rollumformen) anstelle von pressgehärteten Stählen.

„Wir sind fest davon überzeugt, dass Rollumformen ein großes Potenzial bei Rohkarosserien hat, insbesondere weil die Festigkeit von Stählen ständig zunimmt“, sagt Adolfsson. „Rollumformen zeichnet sich fast per Definition durch seinen sehr hohen Materialausnutzungsgrad aus. Rollumgeformte Geometrien können auch eine sehr hohe Crashsicherheit und weitere erwünschte Eigenschaften wie Steifigkeit bereitstellen.“

Um die Vorteile des Materials etwa bei rollumgeformten Komponenten vollständig auszunutzen, ist eine frühzeitige Beteiligung Ihres Stahlherstellers erforderlich. Dasselbe gilt für die Optimierung von allen Stahlteilen, indem Sie gemeinsam die Konstruktionsziele für ein Modell erfüllen.

Zusammen mit Ihrem Stahllieferanten für die Rohkarosserieteile können Sie Ihre Konstruktionsziele und Ihre derzeitigen und geplanten Produktionseinrichtungen für Ihre geeigneten Fertigungsstandorte hinterfragen und anpassen. 

Adolfsson dazu: „Uns ist bewusst: Die Konstruktion eines Autos ist ein Projekt, bei dem es um Kompromisse – wie den Ausgleich zwischen Gewicht, Crashsicherheit, Steifigkeit und anderen Merkmalen – geht, um die optimale Lösung mit Ihrer vorhandenen oder künftigen Umformausrüstung (z B. Rollumformen) zu erreichen. Als größter Hersteller von extra- und ultrahochfesten Stählen auf der Welt bieten wir nicht nur die größte Auswahl an solche Stählen, sondern auch die bestmögliche Vielfalt innerhalb einer bestimmten Klasse oder sogar innerhalb einer bestimmten Festigkeitsstufe.“

„Silos“ abbauen durch Simultaneous Engineering

Simultaneous Engineering bringt gleich zu Beginn einer neuen Fahrzeugkonstruktion die Konzept- und Konstruktionsingenieure mit den Werkstoff- und Fertigungsingenieuren zusammen. Alle drei Abteilungen sind stark von ihren Herstellern von extra- und ultrahochfesten Stählen abhängig: Der in der Rohkarosserie verwendete Stahl hat großen Einfluss auf die Konstruktion und Fertigung des Fahrzeugs. 

„Diese frühzeitige Zusammenarbeit geht über die technische Beratung beim Stahl hinaus“, sagt Adolfsson. „Sie müssen Ihren Karosseriestahl auf eine Art und Weise nutzen, mit der Sie die erforderlichen Komponenteneigenschaften am besten erreichen – und das mit der Umformausrüstung, die Sie haben (oder demnächst haben werden). Das Knowledge Service Center von SSAB erkundet intensiv Bereiche wie Geometrieoptimierung, Umformsimulationen, Schweißen und so weiter.“

2014 plante Gestamp die Entwicklung eines neuen vorderen Querlenkers für den europäischen Toyota Yaris. Dabei wurde aber schnell klar, dass die für die Entwicklung des Teils erforderlichen Stahlgüte noch nicht existierte. Zu diesem Zeitpunkt wandte sich Gestamp an SSAB. Lesen Sie mehr über die langfristige Zusammenarbeit zwischen Gestamp und SSAB für eine festere, leichtere Zukunft der Automobilindustrie.

Kohlenstoffneutrale Autoentwicklung

Die frühzeitige Zusammenarbeit bei der Konzeptphase eines Fahrzeugs ist ein bewährtes Verfahren. Aber wir arbeiten auch in allen anderen Phasen der Entwicklung Ihres kohlenstoffneutralen Fahrzeugs (oder Fahrzeugs mit äußerst niedrigen CO₂e-Emissionen) mit Ihnen zusammen. Es ist nie zu früh, um uns zu kontaktieren und gemeinsam die eingebetteten CO₂-Emissionen in Automobilmaterialien zu reduzieren.