As novas aplicações para o alumínio na indústria automotiva
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- Thereza Ferrão Schmidt
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1 As novas aplicações para o alumínio na indústria automotiva Preparado por: Eng. Ayrton Filleti Coordenador do Comitê de Mercado de Transportes da ABAL
2 Roteiro Introdução Propriedades do alumínio Redução de emissões de CO 2 Uso do alumínio em veículos de passeio Cenário mundial Brasil Considerações finais Conclusões
3 Introdução
4 Associação Brasileira do Alumínio 66 Empresas Associadas (%) PRODUTORES TRANSFORMADORES OBJETIV0S PROMOVER O ALUMÍNIO E INCENTIVAR NOVAS APLICAÇÕES PUBLICAR ESTATÍSTICAS DA INDÚSTRIA ELABORAR E RECOMENDAR NORMAS TÉCNICAS REPRESENTAR A INDÚSTRIA EM TODOS OS NÍVEIS DO GOVERNO E JUNTO A ENTIDADES CIENTÍFICAS, DE CLASSE E OUTRAS ESTREITAR AS RELAÇÕES ENTRE OS COLABORADORES DO DESENVOLVI- MENTO INDUSTRIAL DO ALUMÍNIO
5 O Metal Alumínio Metal na juventude - pouco mais de 100 anos de vida Novos produtos ainda estão sendo desenvolvidos Na condição de metal puro é bastante mole Adições de outros metais (até 10%) o tornam tão resistente quanto o aço Brasil produziu t de metal primário e consumiu internamente t no ano de 2008
6 milhões de toneladas Consumo Mundial de Metais 45 Consumo de metais em ,8 18,3 11,2 Aço 1,1 bilhão de toneladas (p) 8,9 1,3 0,6 0,3 Alumínio Cobre Zinco Chumbo Níquel Magnésio* Estanho Fontes: World Metal Statistics e IBS (*) estimativa Metal Pages relativo a 2007 (p) previsão Worldsteel Association (WSA) 40,6 kt
7 Comitê de Transportes da ABAL A ABAL, através do Comitê de Mercado de Transportes, procura difundir para os sistemistas, montadoras e meio acadêmico os benefícios do uso do alumínio na Indústria Automotiva e de Transportes Os sucessivos movimentos, principalmente nos países desenvolvidos, liderados por America do Norte e Comunidade Européia, que ocorrem para diminuir as emissões de CO 2 (gás estufa), imagina-se, deverão chegar ao Brasil e a outros países emergentes Esta apresentação procura mostrar a importância da divulgação das novas legislações em discussão e sua implementação, para importantes reduções de emissões, em linha com o preconizado pelo Protocolo de Kyoto e o que será debatido em Copenhague Será mostrado que a redução do peso dos veículos é um dos importantes fatores para atingir as metas que estão sendo estipuladas
8 Propriedades do alumínio
9 Propriedades do Alumínio Dutilidade / Maleabilidade Laminação Extrusão Forjamento Trefilação Estampagem
10 Propriedades do Alumínio Leveza e Resistência Densidade: Al = 2,7 g/cm 3 Materiais ferrosos = 7,8 g/ cm 3
11 Propriedades do Alumínio Condutibilidade térmica Cerca de um terço inferior à condutibilidade do cobre e aproximadamente 4 vezes mais condutor que o aço
12 Propriedades do Alumínio Resistência à corrosão Camada delgada de Al 2 O 3 mesmo princípio da proteção contra a corrosão que a camada de Cr 2 O 3 confere ao aço inoxidável
13 Propriedades do Alumínio Alta absorção de energia O alumínio absorve duas vezes mais a energia de impacto em uma colisão e oferece o dobro da resistência quando comparado ao aço
14 Propriedades do Alumínio 100% Reciclável, Infinitamente Infinitamente reciclável sem perda das características físico-químicas Consumo de energia de 5% em relação ao consumo para produzir o alumínio a partir do seu minério (bauxita) Cerca de 90% do alumínio contido nos veículos fora de uso é reciclado Mais de 55% do alumínio usado na fabricação de automóveis é proveniente da reciclagem do metal
15 Redução de emissões de CO 2
16 Demanda da Sociedade por Mudanças Durante o século XX, os veículos mudaram a sociedade, no século XXI a sociedade mudará os veículos Meio Ambiente emissões NOx, CO, material particulado Mudança do clima gases estufa CO 2 Consumidores optando por tamanhos, economia de combustível, segurança e conforto
17 Geração de CO 2 24% termoelétricas 19% indústria 19% transporte 23% doméstico 15% incineração biomassa Fonte: International Energy Agency (IEA 2004)
18 Sustentabilidade Cenário Atual Comunidade Européia conscientização da necessidade de redução de gás estufa CO 2 legislação atual informação da emissão veicular em gramas de CO 2 / km rodado a procura por carros compactos é crescente com substancial redução dos SUV America do Norte CAFE (Corporate Average Fuel Economy) definiu na década de 70 standards de emissão modestos 12 km/ litro Redução de consumo definida por B. Obama Diminuir dependência de petróleo importado
19 Informação da Emissão de CO 2
20 Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência 2012/ progressiva Valores 130 g CO 2 / km 15,0 km/l (2020) 16,8 km/l Penalidades Multas Multas a definir Fonte: Ducker Worldwide, 2008
21 g CO2 per km Emissões de CO 2 por Veículo US Europe Jpn BMW DC Ford GM Honda Nissan PSA Renault Toyota VW Fonte: European Aluminium Association
22 Evolução do Peso dos Veículos Fonte: European Aluminium Association
23 Redução de Emissões de CO 2 Pesquisa feita pela Ducker Worldwide junto aos especialistas de montadoras americanas, apontou os seguintes itens como importantes na redução de emissões veiculares Uso de motores diesel Diminuição de massa dos carros Carros hídridos Aerodinâmica
24 Atendimento da Legislação De acordo com recente pesquisa da Ducker Worldwide, junto aos principais engenheiros das montadoras americanas grandes mudanças virão com economia ruim ou não os executivos que cuidam do powertrain concordam que: 50% da solução está relacionada com powertrain 50% da solução com redução do peso dos veículos Fonte: Ducker Worldwide, 2008
25 Conceitos Resistencia aerodinamica Resistencia ao movimento Resistencia à aceleração Resistencia ao declive Fonte:: Volkswagen AG
26 Eficiência e Sustentabilidade Ambiental Diminuir o peso estrutural dos veículos, ou manter seu peso em razão dos adicionais recursos tecnológicos é um desafio constante da Indústria Automotiva e de Transportes Uso de materiais de baixa densidade
27 Uso de Materiais Mais Leves Aço de alta resistência Titânio Alumínio Magnésio Plástico Compósitos
28 Uso de Materiais Mais Leves Potencial máximo de redução de peso Aço (com LRT superior a 1,200 MPa): 11% Aluminum (com LRT superior a 400 MPa): 40% Steel Aluminium Components Fonte: ika - University of Aachen and the European Aluminium Association (EAA)
29 Peso do Veículo x Consumo Redução de peso e seu efeito na eficiência do combustível (kg) Fonte: The Aluminum Association 8,9 9,3 9,8 10,2 10,6 11,0 11,5 11,9 12,3 12,7 13,2 (Km/l)
30 Redução de Peso Cada 10% de redução de peso nos automóveis representa um aumento de 5 a 10% em eficiência de combustível Cada 1 kg de redução do peso diminuirá 20 kg de emissão de CO 2 (gás estufa), durante a vida do veiculo ( km)
31 Redução de Peso
32 Análises de Ciclo de Vida O ALUMÍNIO é o material mais sustentável Fonte: Magnesium Front End Research and Development Project
33 Análises de Ciclo de Vida O ALUMÍNIO produz menos emissões e consome menos energia ao logo da vida útil de um veículo Lifetime Emissions Output Lifetime Energy Output Steel Magnesium Aluminum Fonte: Magnesium Front End Research and Development Project
34 Uso do alumínio em veículos de passeio - Cenário mundial -
35 Consumo Mundial de Alumínio % ,9 36,8 36,0 29,8 28,7 27,0 26,0 25,8 22,8 16,0 14,5 14,8 10,7 11,4 11,3 Can/ EUA Europa Japão Brasil 07 Brasil 08 transportes embalagens constr. civil Fonte: Anuário Estatístico ABAL, 2008
36 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Porcentagem do peso total 170,6 kg 34,9 kg Fonte: Ducker Worldwide, 2008
37 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de BLOCOS DE MOTOR Fonte: Ducker Worldwide, 2008
38 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de COLETORES DE ADMISSÃO Fonte: Ducker Worldwide, 2008
39 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de RODAS Fonte: Ducker Worldwide, 2008
40 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de ARTICULAÇÕES DE DIREÇÃO Fonte: Ducker Worldwide, 2008
41 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de ARTICULAÇÕES E BRAÇOS DE CONTROLE Fonte: Ducker Worldwide, 2008
42 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de CAPÔS Fonte: Ducker Worldwide, 2008
43 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de DEFLETORES DE CALOR Fonte: Ducker Worldwide, 2008
44 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de CÁLIPER DE FREIO Fonte: Ducker Worldwide, 2008
45 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de EIXOS CARDAN Fonte: Ducker Worldwide, 2008
46 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de PARA-CHOQUES Fonte: Ducker Worldwide, 2008
47 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Penetração de BERÇOS, SUBESTRUTURAS E TRAVESSAS Fonte: Ducker Worldwide, 2008
48 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Por tipo de produto p Fonte: Ducker Worldwide, 2008
49 Mundo Conteúdo de alumínio em veículos leve Por tipo de produto 2009p Fonte: Ducker Worldwide, 2008
50 América do Norte Conteúdo de alumínio em veículos leve Por sistema ou componente Fonte: Ducker Worldwide, 2008
51 Mundo Materiais em veículos 2009p Fonte: Ducker Worldwide, 2008
52 Peso de Alumínio por Veículo 2009 p (kg) Os veículos americanos são 20% mais pesados que os dos demais países, e contém mais alumínio. 2009p Produção mundial = 72,3 milhões de veículos comerciais leves Brasil NA EU Jap Média Cor. China Índia Rus. A.Sul Bras. Afric. mundo Ásia Eur. Oriente Fonte: Ducker Worldwide, 2008
53 Aluminum vs. Steel Cost Ratio Custo-Benefício 7 Price Development Aluminum vs. Steel 6 5 LME / Steel Ratio Source: - Al: EAA LME 3 months - Steel: MEPS International 2008
54 Custo-Benefício Redução de massa e custo por componente Fonte: IBIS Associates
55 Carroceria Audi TT 140 kg de ALUMÍNIO + 66 kg de aço 22% de alumínio fundido + 16% de perfis de alumínio extrudados + 31% de chapas de alumínio + 31% de chapas de aço (essas últimas usadas nas portas, na tampa do porta-malas e na parte traseira, apenas para equilibrar a distribuição de peso) união mecânica (rebites, recalque e parafusos flow-drill) união térmica (soldas MIG, laser, a ponto por resistência, MAG e de pinos) união por adesivagem ou colagem Estruturas mistas
56 Uso do alumínio em veículos de passeio - Brasil -
57 Pesquisa IPT Montadoras Consultadas Fiat Automóveis S.A. (Fiat) Ford Motor Company Brasil Ltda. (Ford) General Motors do Brasil Ltda. (GM) Honda Automóveis do Brasil Ltda. (Honda) Peugeot Citroën do Brasil Automóveis Ltda. (PSA) Renault do Brasil S.A. (Renault) Toyota do Brasil Ltda. (Toyota) Volkswagen do Brasil Ltda. (VW)
58 Pesquisa IPT A produção nacional de veículos das três montadoras, Fiat, Ford e VW representa 61,8% da produção de automóveis e comerciais leves nacionais. Os dados disponibilizados para esta pesquisa totalizam 61,4% deste montante, ou 37,9% da produção nacional.
59 Pesquisa IPT FIAT Conteúdo médio de Al em veículos Fiat, por modelo de automóvel kg de alumínio/veículo Fiat 80,6 81,1 81,1 81,2 76,5 76,4 72,5 41,0 40,9 39,9 40,4 40,5 Uno 1.0 Palio 1.0 Idea 1.4 Punto 1.4 Stilo 1.8 Doblò 1.8 Considera componentes em Al de itens opcionais como ar condicionado, defletor de calor, roda, rack de teto e teto solar Não considera componentes em Al de itens opcionais
60 Pesquisa IPT FIAT Fiat - 79,5 kg de Al por veículo Trocadores e Defletores de Calor 5,8% Direção 4,2% Transmissão 16,0% Outros 9,8% Rodas 37,7% Motor 26,5% Fiat - 45,9 kg de Al por veículo Direção 7,3% Trocadore s de Calor 5,3% Outros 2,8% Rodas 10,9% Motor 45,9% 90% - peças fundidas Transmissão 27,8%
61 Pesquisa IPT FORD Conteúdo médio de Al em veículos Ford, por modelo de automóvel
62 Pesquisa IPT FORD Ford - 89,8 kg de Al por veículo Trocadores e Defletores de Calor 7,3% Direção 6,7% Outros Componentes 0,4% Transmissão 17,3% Rodas 35,9% Motor 32,4% Ford - 50,1 kg de Al por veículo Trocadores e Defletores de Calor 6,0% Direção 4,5% Outros Componentes 0,6% 98% peças fundidas Transmissão 30,9% Motor 58,0%
63 Pesquisa IPT VW Conteúdo médio de Al em veículos VW, por modelo de automóvel kg de alumínio/veículo VW ,7 73, ,2 34,0 0 GOL NF 1.0 POLO 1.6 Não considera componentes em Al de itens opcionais Considera componentes em Al de itens opcionais como ar condicionado e roda
64 Pesquisa IPT VW VW - 70 kg de Al por veículo Motor 26,5% Rodas 55,2% Transmissão 9,5% Trocadores e Def. de Calor 3,2% 95% peças fundidas Direção 2,2% Outros Componentes 3,4% Trocadores e Defletores de Calor 6,2% Direção 5,0% Transmissão 21,4% VW - 31 kg de Al por veículo Outros Componentes 7,7% Motor 59,7%
65 Considerações finais
66 Pesquisa - Perspectivas Segundo entrevistas realizadas pela Ducker Worldwide com especialistas da indústria do alumínio, da indústria automotiva e sistemistas americanos: A probabilidade de haver um número significativo de carrocerias 100% alumínio produzidas em massa, em 2020, é menor do que 15% A probabilidade de que um número significativo de veículos com estruturas de carroceria parcialmente de alumínio sejam produzidos em 2020 é de 60% Há 75% de probabilidade de que o consumo de alumínio irá crescer para mais de 159 kg ou 163 kg por veículo nos próximos 12 anos Há apenas 25% de probabilidade de qualquer declínio do consumo de alumínio nesse período
67 Pesquisa - Perspectivas Segundo entrevistas realizadas pela Ducker Worldwide com especialistas da indústria do alumínio, da indústria automotiva e sistemistas americanos: A probabilidade de que o crescimento do consumo de alumínio se mantenha em quatro libras por veículo, por ano, até 2020 é de 75% Há uma baixíssima probabilidade menos de 10% - de o alumínio perder qualquer participação significativa para o aço, ferro ou magnésio nos próximos 12 anos Tanto o alumínio quanto o aço de alta resistência serão muito significativos nos esforços para aprimorar a economia de combustível para 40% até 2020
68 Conclusões
69 Conclusões Os países desenvolvidos estão empenhados em reduzir as emissões de CO 2 em linha com o que estabelece o Protocolo de Kyoto A legislação da Unidade Européia é rigorosa e certamente mudará substancialmente os hábitos da comunidade, e exigirá um grande esforço da indústria automotiva A legislação americana, focando em consumo de combustível, automaticamente diminuirá as emissões de gás carbônico Apesar dos projetos de carros híbridos, a redução de massa dos veículos é importante para reduzir as emissões
70 Conclusões A utilização de materiais leves, com ênfase no alumínio, é fator determinante para atingir as metas das legislações É provável que os SUV, no conceito atual, tenham diminuição de aceitação junto ao consumidor O Brasil carece de legislação semelhante à européia e americana O uso de alumínio em veículos montados no Brasil deverá crescer, pelo forte apelo da sustentabilidade que migrará dos países desenvolvidos para os emergentes
71 Conclusões O Alumínio constrói melhores veículos redução de massa economia de combustível infinitamente reciclável redução de emissões melhor desenpenho maior segurança
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