Germania; cu Inițiativa de forjare ușoară 2016-06-06 Revista Forge
Faza II: Potențial ușor pentru un vehicul comercial ușor
figura 1.
Figura 2. Defalcarea LCV în funcție de greutate
Figura 3. Evaluarea ideilor de design ușoare
Figura 4. Exemple de potențial ușor de proiectare pentru piesele motorului și ale transmisiei. (Sursa: Hirschvogel Automotive Group, GMH, Saarstahl, EZM, Linamar Seissenschmidt (LSF), SONA BLW Group)
Figura 5. Idei de proiectare ușoare bazate pe selecția materialelor (Sursa: fka pentru Faza II a Inițiativei de forjare ușoară)
Inițiativa de forjare ușoară din Germania continuă cu faza II, în care un vehicul utilitar ușor este demontat și piesele sale componente adecvate sunt examinate pentru a reduce greutatea prin forjare, selectarea materialelor și parametrii de proiectare.
Pentru o mașină de călători de dimensiuni medii, forjarea permite o reducere a greutății de 42 kg a pieselor de tren și a șasiului (a se vedea articolul Inițiativa de forjare ușoară din numărul din aprilie 2016 al FORGE), dar cât de mult se poate economisi într-un vehicul utilitar ușor ) care cântărește 2.394 kg? Inițiativa de forjare ușoară a discutat această problemă, iar investigațiile sale au arătat că o economie de greutate potențială de 99 kg poate fi identificată prin utilizarea forjării, a materialelor din oțel alternative sau a conceptelor de design ușor.
Faza I: Autoturisme
Inițiativa de forjare ușoară a fost formată în 2013 de 15 companii de forjare și nouă companii siderurgice sub auspiciile Asociației germane de forjare (IMU) și a Institutului siderurgic VDEh. În prima fază, a fost analizată o mașină de călători de dimensiuni medii și a fost identificat un potențial ușor de proiectare de 42 kg pentru componentele din grupul de propulsie și șasiu. Pe baza interesului extraordinar pe care l-au primit rezultatele de la clienți și determinat de o cooperare intensivă în cadrul celor două industrii participante, a fost luată o decizie de a lansa Faza II în 2015 pentru a se concentra pe potențialul ușor de proiectare a pieselor forjate într-un LCV. Faza II a Inițiativei de forjare ușoară reunește 17 companii de forjare, 10 producători de oțel și un furnizor de servicii de inginerie.
Faza II: Vehicul comercial ușor
În timpul celei de-a doua faze a inițiativei, un LCV a fost analizat cu scopul de a-l face mai ușor utilizând componente forjate. Spre deosebire de autoturisme, greutatea vehiculelor LCV continuă să crească de la o generație la alta. Cu toate acestea, obiectivele privind scăderea emisiilor de CO2 la autoturisme se aplică, de asemenea, vehiculelor cu vehicule grele. De asemenea, trebuie remarcat faptul că costul total de proprietate este mai critic în vehiculele comerciale decât în autoturisme, astfel încât reducerea greutății care duce la un consum redus de combustibil are un impact mai mare asupra deciziilor de cumpărare. În cele din urmă, greutatea mai mică a vehiculului înseamnă că poate fi transportată o sarcină utilă mai mare, care este un factor în decizia de cumpărare a unui proprietar de vehicul comercial.
În 2013, în Uniunea Europeană au fost vândute 1,44 milioane de vehicule grele (greutatea brută a vehiculului de până la 3,5 tone). Aici, legislația impune o reducere a emisiilor de CO2 de 13% pentru a ajunge la o valoare de CO2 de 182 g/km până în anul 2020. Vehiculul ales pentru această analiză a potențialului de proiectare ușoară este foarte reprezentativ pentru această clasă. Vehiculul are un motor diesel de 2,1 litri cu patru cilindri, cu o putere de 120 kW, o transmisie manuală cu șase trepte și tracțiune spate, reprezentând astfel configurația cea mai vândută. Bilanțul total de masă pentru sistemul de propulsie și șasiu, caroserie, interior și electronice, precum și spectrul proceselor de fabricație aplicate sunt prezentate în Figura 2.
Am folosit aceeași procedură ca în Faza I pentru a genera idei de potențial de reducere a greutății. După ce am găsit un vehicul adecvat pentru studiile noastre de fază II, am achiziționat unul second-hand (vechi de 12 luni, citirea contorului de 23.000 km). Vehiculul a fost apoi demontat. Membrii grupului nostru au analizat toate cele 2.536 de părți și au făcut brainstorming cu câteva idei de design ușoare pe parcursul a două ateliere. Ideile au fost clasificate în funcție de potențialul de reducere a greutății, posibilul impact asupra costurilor de fabricație și, în cele din urmă, în funcție de nivelul de dificultate de implementare.
Trei grupuri de idei pentru un potențial de design ușor
În total, au fost generate 535 de idei pentru un potențial de proiectare ușoară pentru piesele realizate din material lung laminat (forje, șuruburi, piulițe, tuburi sau arcuri). Cu datele de clasificare atribuite fiecărei idei, a fost generată cu ușurință o prezentare generală pentru o prioritate semnificativă a sugestiilor de proiectare ușoare. Ideile au fost grupate în trei grupuri într-un grafic de portofoliu (Figura 3). Pe axa orizontală, ideile au fost plasate cu impact asupra costului versus potențialul de realizare (cu un coeficient de ponderare de 2: 1). Pe axa verticală este afișată cantitatea de economii posibile de greutate.