FSV - Future Steel Vehicle e a Nova AHSS - Advanced High Strength Steel na Construção Automotiva.

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1 FSV - Future Steel Vehicle e a Nova Geração de Aços A AHSS - Advanced High Strength Steel na Construção Automotiva. XXXIV SEMINÁRIO INTERNO DE LAMINAÇÃO 25 a 27 de Abril de 2011 Ed Juarez Mendes Taiss Gerente de Produtos e Soluções Superintendência de Marketing

2 Agenda Programa ULSAB World Auto Steel Projeto FSV Por Que? Projeto FSV Primeiros Resultados Aços AHSS - Tendências de Aplicação Linhas de Desenvolvimento de Produtos Considerações Finais 2

3 Programa ULSAB World Auto Steel Principais Resultados 3

4 World Auto Steel Membros Ativos 17 empresas de 12 Países Anshan Iron and Steel Group Corporation -China Arcelor Mittal - Luxembourg Baoshan Iron & Steel Co. Ltd. - China China Steel Corporation - China Hyundai-Steel Company - South Korea JFE Steel Corporation - Japan Kobe Steel, Ltd. - Japan Nippon Steel Corporation - Japan Nucor Corporation -USA POSCO - South Korea SeverStal - Russia/USA Sumitomo Metal Industries, Ltd. - Japan Tata Steel & Corus - India, UK, Netherlands ThyssenKrupp Stahl AG - Germany USIMINAS - Brasil United States Steel Corporation -USA Voestalpine Stahl GmbH - Austria Key Messages è Steel Innovation è Global Resources è è è Representam praticamente o abastecimento do Setor Automotivo Mundial; è Inclui os 10 principais Grupos Mundiais, lideres em escala de produção; è Lideres em tecnologia de processos e produtos; è Detentores do Know How ; è Lideram Investimentos e alianças estratégicas; è O portfólio proposto de aços AHSS tem no mínimo 2-3 fornecedores em escala industrial; è Formadores de opinião junto às montadoras e autopeças; è Promovem, dão suporte técnico, desenvolvendo o uso de novos aços; è Dão importância estratégica na participação no Comitê World Auto Steel. Environment. Voice of Reason: 4

5 Oberschenkelprüfkörpeprüfkörper Kinderkopf- v < 40 km/h v= 40 km/h m< 17 kg m= 2,5kg EVC E< 1000 WG10 J kin Ekin= 154 J F= 4kN HIC=100 M B = 220 Nm Ekin<70J EVC Oberschenkelprüf körper EEVC WG10 EEVC v < km/h m < kg E kin < 1000J kn Nm F M B = = E kin <70 40 v = m = 2,5 E kin = 154 HIC=1000 J Kinderkop prüf körpe Programa ULSAB e o Comitê World Auto Steel Need to Engage Customers in Steel Vision Os Aços AHSS apresentam um crescimento rápido e já apresentam um papel de destaque nos modelos recém lançados, bem como nos modelos em projeto. A necessidade de redução de peso, emissões e consumo de combústivel com aumento de segurança tem passado por um profunda avaliação de materiais e os Aços AHSS tem se destacado. Frente aos novos desafios, as Indústrias Siderúrgicas se mostram enganjadas em proporcionar uma influencia decisiva junto aos projetistas das montadoras na escolha do Aço como um material estratégico na Construção Automotiva. Este engajamento é evidencia do com os trabalhos realizados desde o encerramento do Projeto ULSAB-AVC, reforçado agora pelo Programa FSV Future Steel Vehicle. Beinprüfkörper v = 40 km/h m = 13,4 kg E kin = 825 J a Tibia = 150 g Knie = 15 Knie = 6 mm c = 50 a = 65 Oberschenkelprüfkörper v < 40 km/h m < 17 kg EEVC E kin < 1000 J WG10 F = 4 kn M B = 220 Nm E kin < 700 J EEVC WG17 F = 5 kn M B = 300 Nm Kinderkopfprüfkörper v = 40 km/h m = 2,5 kg E kin = 154 J HIC= 1000 Erwachsenenkopfprüfkörper v = 40 km/h m = 4,8 kg E kin = 295 J HIC= 1000 GHG Study Super Hood BMW5- Front End High Strain Rate Testing ULSAB Design ULSAC Design ULSAB Demo Hdwr ULSAS ULSAC Demo Hdwr ULSAB-AVC Weight Elasticity of Fuel Economy AHSS - Application Guidelines NVH (Noise, Vibration & Harshness) Project FSV

6 Projeto ULSAB ços AHSS ULSAB-- AVC A Aços o Redução de Peso > 25% o 100% de Aços HSS ( > 80% AHSS) o Aços Dual Phase 74% 6

7 Aços AHSS - TRIP x DP & HSLA Comparativo entre Aços A HSLA, Dual Phase e TRIP de mesma Classe de Resistência O Aços A AHSS apresentam... p p Maior alongamento total e Baixa Relação Elástica sugerindo maior capacidade de conformação Maior capacidade de absorção de energia ao impacto 7

8 Aços AHSS - Work Hardening & Bake Hardening Comparativo entre Aços A HSLA, Dual Phase e TRIP de mesma Classe de de Resistência - Efeitos Work Hardening (WH) & Bake Hardening (BH) ò ò Aços HSLA Pequeno Efeito WH Inexistência do Efeito BH ò ò Aços DP Efeito BH Significativo Maior Efeito WH ò ò Aços TRIP Maior Efeito BH Considerável Efeito WH 8

9 FSV Future Steel Vehicle Por Que o Desenvolvimento do FSV? 9

10 Regulamentações sobre Emissões Ações Globais sobre Economia de Combustível 280 CO 2 equivalent g/km converted to NEDC test cycle 260 California Japan United States Canada Australia China Europe Source: FSV Phase 1 Report 10

11 EU Multi Materials SLC(Super Super Light Car) 11

12 Requisitos Futuros sobre Segurança a Veicular Os Requisitos de Segurança devem ser revistos e Novos Introduzidos Regulation Roof Crush Rollover (FMVSS 216) Roof Crush/Rollover (IIHS) Electronic Stability Control (ESC) Pole Impact Front Impact Bumper Impact Ped-Pro (Pedestrian Protection) 12

13 Potencial de Redução de Peso Estudos Engenharia Simultânea e Co- Design tem verificado o potencial de redução de peso com a aplicação intensiva de aços a AHSS ò Bumper Beam Auto Part Needs: ò Evaluating: Crash ò Impact absorption at Low velocity (6 Km/h) without deformation ò Crash management Crash Test and vehicular safety EURO. ò Steel characteristic: High YP after stamping Steel Zste 260P DP 450/500 DP 600 DP 800 Thickness 2,50 mm 2,10 mm 1,90 mm 1,70 mm % 16,0 24,0 32,0 ò Door Outer Auto Part Needs: Steel Thickness % ò Evaluating: Dent Resistance DDQ/IF 0,80 mm ò Surface to Outer Panels: Roughness control ò Good Formability at Conventional Press ò Steel characteristic: High YP after stamping Bake Hardening Effect Zste 220P BH 180 BH 220 DP 450 0,73 mm 0,71 mm 0,68 mm 0,63 8,8 11,3 15,0 21,3 13

14 Potencial de Redução de Volume Aumento do Espaço o Interno World Auto Steel, investigou a redução de massa... o Redução de massa de até 40% com a utilização do Alumínio em relação ao aços convencionais, o Aumento de 40% no espaço (aumento de volume). o Para os aços AHSS ocorre uma redução de até 25%, com uma redução do espaço requerido de 60%. o O problema é compatibilizar a redução de peso com espaço(volume), fundamental no design estrutural, principalmente em carros compactos o Um exemplo é o aumento de volume (espessura) de 75% no B-Pillar do no conceito SLC(Super Light Car) 14

15 FSV Future Steel Vehicle 15

16 FSV Fases de Desenvolvimento Phase 2 Report Phase1 Technology Assessment Final Design Confirmation Packaging Styling & aerodynamic T1 Gauge T6 Optimisation T2 Linear-Static Topology Optimisation Design Confirmation T5 Detail Design T4 Sub-System Topography Optimisation T3 Non-Linear Dynamic Topology Optimisation

17 Projeto FSV Phase 2 Significativa Redução de Peso em Propulsões Alternativas > 35% de Redução de Massa em relação ao Benchmarking de Referência 17

18 FSV Future Steel Vehicle Materiais Hot Forming Dual Phase Bake Hardening 18

19 FSV Future Steel Vehicle Materiais Thickness Multi-Gage Parts 0.5mm Thick Panels 0.6mm Thick Panels 0.8mm Thick Panels 19

20 AHSS - Advanced High-Strength Steel Tendências de Aplicação 20

21 Utilização de AHSS Situação Atual - Europa 21

22 Utilização de AHSS Lotus Engeneering Design - Evolução Lotus Engineering Design Toyota Body in White Venza - Crossover Utility Car Substituição intensiva de aços comuns por AHSS promoveu: Redução de Peso de 16% Redução de custo de 2%. Utilização de 89% de Aços de Alta Resistência (HS), 5% de Aços Comuns(Mild Steel), 2% de Magnésio e 4% de outros materiais. Registra-se o uso intensivo de Aços Dual Phase seguindo os princípios desenvolvidos no Projeto ULSAB-AVC. 22

23 Utilização de AHSS Brasil 23

24 AHSS - Advanced High-Strength Steel Tendências no Brasil 24

25 Painéis is Externos Perspectivas no Brasil Porta Painel Teto Porta Malas Para Lamas Cofre Painel Lateral Atualmente IF160/270 IF-HSS180/340 BH180/300 IF-P220/340 IF160/270 IF-HSS180/340 BH180/300, IF-P220/340 IF140/270 IF120/260 Utilização Perspectivas BH220/340 DP260/450(Under Study) BH220/340 IF120/260, IF-HSS180/340 BH160/320(Under Study) ò ò ò OEM s s no Brasil tem utilizado em Painéis is Externos Aços A Bake Hardening Grau 180 BH e para painel lateral Aços A IF. Tem aumentado o uso de Aços A BH 210/220 e IF HSS. A utilização Dual Phase e BH160(painel lateral) encontram- se em estudos preliminares. 25

26 Painéis is Internos Perspectivas no Brasil Assoalho Painel Caixa de Roda Painel Dash Porta Interna Carter IF160/270 HS 220P IF140/270 IF140/270 Atualmente Utilização Perspectivas IF HSS 180/340 IF HSS 180/340 IF120/260(Super IF) ò ò Aços IF e IF-HSS ainda são a principal escolha para painéis is internos no Brasil. Cresce a utilização de tecnologias de Processos: Tailored Blanks (Caixa de Roda, Assoalho e Porta) reduzindo custo e peso. Aços Sandwich (Carter e Painel Dash) na redução do nível n de ruído e vibração. 26

27 Painéis is Estruturais e de Segurança Perspectivas no Brasil Painél Longarinas Logitudinais Soleiras Pilares Longarinas Transversais Atualmente HSS290/440, HSLA260/350, HSLA340/410, HSLA420/470 P260/380, P300/420, HSS290/440, HSLA260/350, HSLA340/410 HSS290/440, HSLA260/350, HSLA340/410 P260/380, P300/420, HSS290/440, HSLA260/350, HSLA340/410 Utilização Perspectivas DP340/600DP450/780 DP340/600, DP450/780, Hot-stamping boron-alloyed (22MnB5) DP260/450, DP340/600, DP450/780, CP600/780, Hot-stamping boron-alloyed (22MnB5) DP260/450, DP340/600, DP450/780, Hot-stamping boron- alloyed (22MnB5) Pára-Choque Barra de Segurança - Porta HSLA420/470, HSLA420/590, DP340/600, Hot-stamping boron- alloyed (22MnB5) HSLA420/470, HSLA420/590, DP340/600, Hot-stamping boron- alloyed (22MnB5) DP450/780 CP600/780 DP450/780 CP600/78 ò Partes Estruturais e de Seguranças as estão mudando rapidamente de Aços A HSLA para Aços A Dual Phase e Aços ao Boro (Hot - Stamping). ò CP e TRIP estão sendo previstos em alguns designs. 27

28 Aplicação Típica T de Aços A AHSS no Brasil Body-in in-white Design de Novos Modelos lançados ados no Brasil com uso intensivo de AHSS: Aços A Dual Phase e TRIP e FB. Part Mass Kg Thickness Steel Grade Coating Front Rail 0,370 1,80 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Cross member Rear 1,686 1,50 TRIP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 Cross member - Front End 3,336 1,50 TRIP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Panel Inner RH 2,195 1,50 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Panel Inner LH 2,195 1,50 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Bumper Reinforcement RH 0,654 2,20 FB 590 HDG-GI 7.5 / 7.5 Bumper Reinforcement LH 0,654 2,20 FB 590 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Front Rail - RH 1,560 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Front Rail - LH 1,560 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 B Pillar Reinforcement - RH 0,922 1,80 DP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 B Pillar Reinforcement - LH 0,922 1,80 DP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 Door Reinforcement - RH 0,518 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Door Reinforcement - LH 0,518 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Cross Member Side to Side 2,850 1,50 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Total 19,94 28

29 Suspensão e Rodas Perspectivas no Brasil Panel Suspensão(Chassis) Rodas Atualmente DS190/300 HSLA350/415 HSLA380/460 HSLA500/560 SS210/360 HSLA350/450 FB 460/550 DP320/550 Utilização Perspectivas HSLA 600/750 HSLA 650/800 HSLA 600/780(800) DP 500/800 ò ò ò Atualmente maioria dos designs tem mantido Aços HSLA < TS 550 MPa. Para chassis ocorre um forte movimento para aços HSLA> TS 550 MPa objetivando redução de peso. Para Rodas Aços A Dual Phase Grau 800 MPa estão sendo previstos em alguns projetos. 2.1 mm DP 500/800 ULSAB Program 29

30 Linhas de Desenvolvimento de Aços A para a Construção Automotiva 30

31 Re-Inventing Automotive Tendências Steel de Utilização de Materiais L-IP TWIP Al M- TRIP Martensite based TRIP SB TRIP Super Bainite TRIP DP High Si Trip Concept 31

32 Portfólio FSV Steel de Aços A Portfolio ULSAB-AVC AVC x FSV x Usiminas Mild Mild 140/ /270 DP 350/600 DP 350/600 TRIP 600/980 BH 210/340 BH 210/340 BH 260/370 BH 260/370 TRIP 350/600 SF 570/640 SF 570/640 TWIP 500/980 DP 700/1000 DP 700/1000 BH 280/400 HSLA 550/650 CP 800/1000 IF 260/410 IF 260/410 TRIP 400/700 MS 950/1200 MS 950/1200 IF 300/420 IF 300/420 DP300/500 DP300/500 FB 330/450 SF 600/780 CP 500/800 DP 500/800 DP 500/800 CP 1000/1200 DP 1150/1270 MS 1150/1400 HSLA HSLA 350/ /450 HSLA 420/500 TRIP TRIP 450/ /800 CP 600/900 CP 1050/1470 HF 1050/1500 FB 450/600 CP 750/900 MS 1250/1500 MS 1250/1500 HSLA HSLA 490/ /600 Aços propostos no Projeto ULSAB-AVC Aços adicionados no Projeto FSV 32

33 Considerações Finais A Arquitetura do Automóvel mudará radicalmente nos próximos anos e a Indústria do Aço está determinada a manter-se como principal opção na construção Automotiva... n Lighter n Stronger n Safe n Fewer GHG Emissions n Affordable n Sustainable Muito Obrigado pela Atenção ed.taiss@usiminas.com 33

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