Koldioxidneutrala bilar kommer att kräva tidigt och omfattande materialsamarbete

Om den typiska utvecklingstiden – från konceptfasens början tills den första bilen lämnar monteringslinjen – är fem år så måste du starta senast 2025 för att hålla tidplanen för din första koldioxidneutrala bil.

Som nedanstående diagram från Volvo visar kan man genom att omvandla en bensinbil till eldrift minska koldioxidutsläppen med mer än hälften under loppet av 20 000 mil – om den laddas med förnybar el.

”Men elbilen har fortfarande 24 ton inbäddad CO₂e från tillverkningen och materialen”, påpekar Jonas Adolfsson, Business Development Mobility. ”Och 17 procent av de ingående materialen är stål. Dessutom är mängden inbäddad koldioxid i dagens konventionella fordonsstål 2,4 kg CO₂e/kg stål.”

”Genom att använda SSAB Zero™ redan nu – eller SSAB Fossil-free™ steel när det lanseras kommersiellt 2026 – kan man minska de inbäddade utsläppen i elbilens stål till 0,3 CO₂e/kg stål, vilket är 87 procent mindre CO₂e än i dagens stål”, framhåller Jonas Adolfsson.

”Men SSAB nöjer sig inte med det”, fortsätter Jonas Adolfsson. ”Vi arbetar hårt för att minska koldioxidavtrycket hos våra leverantörer uppströms, till exempel våra legeringsproducenter. Under tiden kan konstruktörer minska fordonens klimatavtryck – och vikt – genom att minimera/optimera användningen av AHSS/UHSS i karossens säkerhetskomponenter: det vill säga använda starkare stålsorter i tunnare dimensioner.”

Denna 1 mm tjocka och 20 mm breda remsa av galvaniserat Docol^® 1400 MPa martensitiskt stål kan lyfta hela 2800 kg – ett bevis på UHSS-stålens hållfasthet i tunna dimensioner.

”SSABs Docol 1500M-stål användes i ett av mina första projekt”, säger Brian Oxley på Shape Corp. ”Vi utvecklade geometriska innovationer och nya stötfångarprofiler. Vi skapade konstruktioner som drog full nytta av materialets hållfasthet. Våra kunder accepterade lösningen och idag används den i tillverkningsanläggningar i USA, EU, Mexiko och Kina.” Läs hela kundfallet: Med Docol^® stål har Shape Corp. förbättrat karosskomponenter för bilar.

Fyra steg för att avsevärt minska stålkomponenternas koldioxidavtryck

1. Välj först av allt stål med lägre CO₂e-värde: SSAB Zero™ eller SSAB Fossil-free™.
2. Minimera materialåtgången genom att optimera delarnas utformning för att skapa lättare (t.ex. tunnare) konstruktioner.
3. Maximera materialutnyttjandet genom att minska kassationerna (t.ex. till följd av mikrosprickor) genom att välja rätt stålsort för respektive formningsprocess.
4. Minska energiförbrukningen i tillverkningen, exempelvis genom att använda kallformningsprocesser (t.ex. rullformning) istället för presshärdning.

”Vi är övertygade om att rullformning har enorm potential inom karosstillverkning, särskilt med tanke på att stålens hållfasthet fortsätter att öka”, säger Jonas Adolfsson. ”Rullformningsprocessen resulterar nästan per definition i mycket högt materialutnyttjande. Rullformade geometrier kan även erbjuda höga krockprestanda och andra önskade egenskaper, som styvhet.”

För att dra full nytta av materialets fördelar, till exempel i rullformade komponenter, krävs tidig samverkan med din AHSS/UHSS-tillverkare. Detta gäller för all optimering av ståldelar i syfte att uppfylla företagets konstruktionsmål för en given modell.

Tillsammans med er leverantör av karosstål kan ni jämföra era konstruktionsmål med era befintliga och planerade produktionssystem för att välja lämpliga tillverkningsanläggningar. 

Jonas betonar, ”Vi förstår: att utveckla en bil handlar om att göra kompromisser för att nå en optimal lösning – som att balansera vikt, krockprestanda, styvhet och andra egenskaper – med befintlig eller planerad formningsutrustning (för t.ex. rullformning). Som världens största tillverkare av AHSS/UHSS-stål har vi inte bara det bredaste utbudet av avancerade höghållfasta stål utan även flest varianter inom en viss stålklass – eller en viss hållfasthetsnivå.”

Riva murar mellan avdelningar genom integrerad produktutveckling

Integrerad produktutveckling av en ny bilmodell för samman konceptutvecklare/konstruktörer med material- och produktionsingenjörer redan i början av utvecklingsfasen. Alla tre avdelningar bör ha ett nära samarbete med AHSS-tillverkaren: det specifika stål som används kommer naturligtvis att påverka karossens konstruktion och tillverkning. 

”Detta tidiga samarbete går utöver vanlig teknisk support för UHSS-stål”, säger Jonas Adolfsson. ”Man måste utnyttja karosstålet på bästa sätt för att uppnå de önskade komponentegenskaperna med den formningsutrustning som finns tillgänglig (eller kommer att anskaffas). SSABs Knowledge Service Center gör djupdykningar i områden som optimering av delgeometrier, formningssimulering, svetsning med mera.”

2014 ville Gestamp utveckla en ny nedre länkarm fram för Toyota Yaris i Europa. Man upptäckte dock snart att den stålsort som krävdes för att utveckla delen inte existerade. Då bestämde sig Gestamp för att kontakta SSAB. Läs kundfallet Gestamp och SSAB samarbetar långsiktigt för att bygga starkare och lättare fordon.

Utveckling av koldioxidneutrala bilar

Tidigt samarbete i bilens konceptfas är kort sagt bästa praxis. Men vi samarbetar gärna med er även i andra faser av utvecklingen av er koldioxidneutrala (eller extremt koldioxidreducerade) bil. Det är aldrig för sent att kontakta oss och tillsammans arbeta för att minska mängden inbäddade koldioxidutsläpp i fordonsmaterial.