UsodoAlumíniona na Indústria Automotiva Desenvolvimento de novos materiais metálicos para a indústria automotiva B.Horizonte 28.10.2010 Eng. Ayrton Filleti Diretor Técnico - ABAL
Índice Introdução Porque usar materiais i leves Propriedades do alumínio Uso em automóveis e comerciais leves Segurança veicular Aspectos econômicos e ciclo de vida Previsão do uso de alumínio em veículos Conclusões
Associação Brasileira do Alumínio 67 empresas associadas 2010 (%) 100 80 Objetivos PROMOVER O ALUMÍNIO/ INCENTIVAR NOVAS APLICAÇÕES PUBLICAR ESTATÍSTICAS DA INDÚSTRIA ELABORAR E DIVULGAR NORMAS TÉCNICAS REPRESENTAR A INDÚSTRIA EM REPRESENTAR A INDÚSTRIA EM TODOS OS NÍVEIS DO GOVERNO
milhões de toneladas 45 38.7 40 30 Consumo de metais 2008 35 Aço 1,3 bilhões de toneladas 25 20 18.0 39,9 kt 15 10 11.3 8.2 5 0 1.4 0.6 0.4 Alumínio Cobre Zinco Chumbo Níquel Magnésio* Estanho Fonte: World Metal Statistics e IBS (*) estimativa Metal Pages
Produção e consumo de alumínio ALUMÍNIO PRIMÁRIO Produção Mundial (39.700 mil t) CONSUMO TRANSFORMADOS Total Mundial (56.000 mil t) 15,000 2008 15,000 2008 12,000 12,000 9,000 9,000 6,000 6,000 1.034 kt - 2010 3,000 3,000 0 1,661 China Rússia Canadá EUA Austrália BRASIL 10 6 o. produtor mundial 0 China EUA Japão Alemanha Itália Reino Unido Índia França E spanha C oréia do Sul BRASIL 10 Fonte: Associação Brasiliera do Aluminio 11º fabricante de semi-manufaturados
Consumo de alumínio 2009 kg/ habitante/ ano Japão Can. EUA UE Méx. Venez. Brasil Argent. Fonte: Aluminum Association, AA
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, tratamento térmico e processos de encruamento, o tornam tão resistente quanto o aço
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
Conceitos Resistencia aerodinamica Resistencia ao movimento Resistencia i à aceleração Resistencia ao declive Fonte:: Volkswagen AG
Evolução do peso dos veículos 2000 = 1350kg 1971= 950kg Fonte: European Aluminium Association - EAA
Emissões de CO 2 24% termoelétricas 19% indústria 19% 23% transportes doméstico 15% incineração biomassa Fonte: International Energy Agency - IEA, 2004
Legislações em aprovação UE EUA Japão Ano de vigência 2012/15 2011 2015 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
Legislação - emissões de CO 2
350 300 250 Emissões de CO 2 por veículo US Europe Jpn g CO2 per km 200 150 100 50 0 BMW DC Ford GM Honda Nissan PSA Renault Toyota VW Fonte: European Aluminium Association - EAA
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
Peso do veículo x consumo Redução de peso e seu efeito na eficiência do combustível (kg) 1550 1450 1350 1250 1150 89 8,9 93 9,3 98 9,8 102 10,2 106 10,6 110 11,0 115 11,5 119 11,9 123 12,3 127 12,7 13,2 132 (Km/l) Fonte: Aluminum Association - AA
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 (200.000000 km) Fonte: European Aluminium association
Uso de materiais mais leves Aço de alta resistência Titânio Alumínio Magnésio Plástico Compósitos
Dutilidade / Maleabilidade Laminação Extrusão Forjamento Trefilação Estampagem
Leveza e Resistência D id d Al 2 / 3 Densidade: Al = 2,7 g/cm 3 Materiais ferrosos = 7,8 g/ cm 3
Condutibilidade térmica Cerca de um terço inferior à condutibilidade do cobre e aproximadamente 4 vezes mais condutor que o aço
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
100% reciclável, infinitamente Infinitamente it t reciclável l 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
% 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Consumo mundial de alumínio 36.8 36.0 22.8 27.0 42.9 16.0 14.5 14.8 26.0 29.8 28.7 25.8 2007 10.7 11.4 11.3 Can/ EUA Europa Japão Brasil 07 Brasil 08 transportes embalagens constr. civil Fonte: Anuário Estatístico ABAL, 2008
Usos consagrados e oportunidades Componente Penetração de Al Usos consagrados Oportunidades» Trocadores de calor 100%» Pistões 100%» Caixas de transmissão > 98%» Cabeçotes > 98%» Rodas > 69%» Blocos de motor > 69%» Eixo cardãn > 50%» Articulações (knucles) > 39%»Capôs > 22%» Braços de suspensão > 15%» Para-choques > 11%» Berços de motor (cradles) > 10% Fonte: Apresentação de Randall Schpes no IV Congresso Int. da Ind. do Alumínio, 2010
Potencial de redução de peso Novo Explorer: capô de alumínio é 66% mais leve que modelo original em aço Fonte: Aluauto, 3º trimestre de 2010
Potencial de redução de pêso Alumínio oferece 29 pontos porcentuais a mais de potencial de redução de peso que o aço de alta resistência Uma nova pesquisa, realizada pelo Institut für Kraftfahrzeuge (ou, em português, Instituto para Veículos Motorizados) da Universidade de Aachen, na Alemanha, põe fim a uma dúvida frequente nas áreas de projeto, inovação e especificação de materiais, em montadoras ao redor do mundo: qual o material mais efetivo na diminuição da massa de veículos: o alumínio ou o aço de alta resistência? Segundo o estudo, concluído em maio desse ano, a resposta é inquestionável: as ligas de alumínio oferecem potencial de redução de peso de até 40% para os principais componentes automotivos, e os aços de alta resistência garantem apenas 11% de diminuição. Fonte: Aluauto, 2º trimestre de 2010
Consumo de alumínio nos veículos leves Dados mundiais Por produto Dados mundiais Por produto 2009 Outros 2009p Extrudados Laminados Fundidos Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Materiais em veículos leves Dados mundiais Por material 2009p Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Consumo de alumínio nos veículos leves (kg) Os veículos americanos são 20% mais pesados 160 148 que os dos demais países, e contém mais Al 2009p 140 Produção mundial = 72,3 milhões 124 115 de veículos comerciais leves 120 113 108 Brasil 100 100 81 79 80 70 69 60 40 45 20 0 NA EU Jap Média Cor. China Índia Rus. A.Sul Bras. Afric. mundo Ásia Eur. Oriente Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Segurança - 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 Para-choque
Segurança Para-choque dianteiro Veículo: Carro compacto 1000 kg gasolina ~ 16,7 Km/litro Componente: Para-choque dianteiro em alumínio: 3,9 kg em aço carbono: 7,0 kg redução efetiva de peso 3,8 kg Fonte: Internatonal Aluminium Institute - IAI
Segurança veicular
Custo-benefício Redução de massa e custo por componente Diferença SecondaryMassa Custo Massa Custo Motor 38 kg US$375 14,78% 14,78% Fonte: IBIS Associates
Custo-benefício Para Schamll (VW), a indústria terá que buscar matérias-primas alternativas, como plástico e alumínio para evitar impactos significativos do aço no preço final dos veículos. Para o executivo, o mercado está mais competitivo e não há espaço para repassar novos aumentos de custos. / / O S 2/6/2010 Jornal O Estado de S. Paulo Economia & Negócios
Ciclo de vida Veículo: Carro familiar 2041 kg gasolina ~ 8,9 Km/litro Componente: Capô em alumínio: 10,1 kg em aço de alta resistência: 17,5 kg Diferença de massa: 7,4 kg Redução de massa indireta: 1,7 kg Redução efetiva de peso: 9,1 kg Redução de emissões: 80,8 kg de CO 2 após 100 mil Km rodados 161,6 kg de CO 2 após 200 mil Km rodados Fonte: Internatonal Aluminium Institute - IAI
Consumo de alumínio em veículos leves Porcentagem do peso total nos carros norte-americanos Fonte: Ducker Worldwide, 2008
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 Mesmo com os projetos de carros híbridos, a redução de massa dos veículos é importante para reduzir as emissões
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, no longo prazo 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
O alumínio constrói melhores veículos redução de massa economia de combustível infinitamente reciclável redução de emissões melhor desenpenho maior segurança
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