as novas aplicações para o alumínio na indústria...

As novas aplicações para o

alumínio na indústria automotiva

Preparado por: Eng. Ayrton Filleti

Coordenador do Comitê de Mercado de Transportes da ABAL

• Introdução

• Propriedades do alumínio

• Redução de emissões de CO2

• Uso do alumínio em veículos de passeio

• Cenário mundial

• Brasil

• Considerações finais

• Conclusões

Roteiro

Introdução

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

66 Empresas Associadas -2010 -

0

20

40

60

80

100

PRODUTORESTRANSFORMADORES

100 80

(%)

Associação Brasileira do 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 1.661 t de metal primário e consumiu

internamente 1.024 t no ano de 2008

O Metal Alumínio

0,6 0,31,3

8,911,2

18,3

35,8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Alumínio Cobre Zinco Chumbo Níquel Magnésio* Estanho

Aço 1,1 bilhão de toneladas (p)

milh

ões d

e t

on

ela

das

Fontes: World Metal Statistics e IBS

(*) – estimativa Metal Pages – relativo a 2007

(p) – previsão Worldsteel Association (WSA)

40,6 kt

Consumo Mundial de Metais

Consumo de metais em 2009

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 CO2 (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

Propriedades do alumínio

Propriedades do Alumínio

Dutilidade / Maleabilidade

Laminação Extrusão Forjamento

Trefilação Estampagem


Leveza e Resistência

Densidade: Al = 2,7 g/cm3

Materiais ferrosos = 7,8 g/ cm3


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 Al2O3 – mesmo princípio da proteção contra

a corrosão que a camada de Cr2O3 confere ao aço inoxidável

O alumínio absorve duas vezes mais a energia de impacto em uma

colisão e oferece o dobro da resistência quando comparado ao aço


Alta absorção de energia

• 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


100% Reciclável, Infinitamente

Redução de emissões de CO2

Demanda da Sociedade por Mudanças

• Meio Ambiente – emissões

NOx, CO, material particulado

• Mudança do clima – gases estufa

CO2

• Consumidores optando por tamanhos,

economia de combustível, segurança e

conforto

“Durante o século XX, os veículos mudaram a sociedade,

no século XXI a sociedade mudará os veículos”

19%

transporte

24%

termoelétricas

19%

indústria

23%

doméstico

15%

incineração

biomassa

Geração de CO2

Fonte: International Energy Agency (IEA 2004)

Sustentabilidade – Cenário Atual

• Comunidade Européia

– conscientização da necessidade de redução de gás

estufa – CO2

– legislação atual – informação da emissão veicular

em gramas de CO2/ 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

Informação da Emissão de CO2

Legislações em Aprovação

EU EUA Japão

Ano de vigência 2012/15 2011 2015

progressiva

Valores 130 g CO2/ km 15,0 km/l (2020) 16,8 km/l

Penalidades Multas Multas a definir

Fonte: Ducker Worldwide, 2008

0

50

100

150

200

250

300

350

BMW DC Ford GM Honda Nissan PSA Renault Toyota VW

g C

O2

pe

r k

m

US

Europe

Jpn

0

50

100

150

200

250

300

350

BMW DC Ford GM Honda Nissan PSA Renault Toyota VW

g C

O2

pe

r k

m

US

Europe

Jpn

Emissões de CO2 por Veículo

Fonte: European Aluminium Association

Evolução do Peso dos Veículos

Fonte: European Aluminium Association

• 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

Redução de Emissões de CO2

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


Conceitos

Fonte:: Volkswagen AG

Resistencia

aerodinamica

Resistencia à

aceleração

Resistencia ao

movimento

Resistencia ao declive

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

Eficiência e Sustentabilidade Ambiental

Aço de alta resistência Titânio Alumínio

Magnésio Plástico Compósitos

Uso de Materiais Mais Leves

Steel Aluminium

Fonte: ika - University of Aachen and the European Aluminium Association (EAA)

Potencial máximo de redução de peso

Aço (com LRT superior a 1,200 MPa): 11%

Aluminum (com LRT superior a 400 MPa): 40%

Components

Uso de Materiais Mais Leves

Redução de peso e seu efeito na eficiência do combustível

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)

1550

1450

1350

1250

1150

(kg)

Peso do Veículo x Consumo

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 CO2

(gás estufa), durante a vida do veiculo

(160.000 km)

Redução de Peso

Redução de Peso

Análises de Ciclo de Vida

O ALUMÍNIO é o material mais sustentável

Fonte: Magnesium Front End Research and Development Project

Steel

Magnesium

Aluminum

Lifetime Emissions Output Lifetime Energy Output

Fonte: Magnesium Front End Research and Development Project

O ALUMÍNIO produz menos emissões e consome

menos energia ao logo da vida útil de um veículo

Análises de Ciclo de Vida

Uso do alumínio em veículos de passeio

- Cenário mundial -

Consumo Mundial de Alumínio

36,8 36,0

42,9

26,0

22,8

16,0

10,7

29,8 28,7

14,5

27,0

14,8

11,4 11,3

25,8

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Can/ EUA Europa Japão Brasil 07 Brasil 08

% 2007

Fonte: Anuário Estatístico ABAL, 2008

transportes embalagens constr. civil


170,6 kg

34,9 kg

Conteúdo de alumínio em veículos leve

– Porcentagem do peso total –

América do Norte



– Penetração de BLOCOS DE MOTOR –

América do Norte

América do Norte


– Penetração de COLETORES DE ADMISSÃO –


América do Norte


– Penetração de RODAS –


América do Norte


– Penetração de ARTICULAÇÕES DE DIREÇÃO –


América do Norte



– Penetração de ARTICULAÇÕES E BRAÇOS DE CONTROLE –

América do Norte


– Penetração de CAPÔS –


América do Norte


– Penetração de DEFLETORES DE CALOR –


América do Norte


– Penetração de CÁLIPER DE FREIO –


América do Norte


– Penetração de EIXOS CARDAN –


América do Norte


– Penetração de PARA-CHOQUES –


América do Norte


– Penetração de BERÇOS, SUBESTRUTURAS E TRAVESSAS –


América do Norte



– Por tipo de produto –p

Mundo



– Por tipo de produto –

2009p

Fonte: Ducker Worldwide, 2008Fonte: Ducker Worldwide, 2008


– Por sistema ou componente –

América do Norte


Mundo

Materiais em veículos

2009p

Peso de Alumínio por Veículo – 2009 p

124115 113

108100

81 7970

45

69

148

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Brasil

NA EU Jap Média Cor. China Índia Rus. A.Sul Bras. Afric.

mundo Ásia Eur. Oriente

Os veículos americanos são 20% mais pesados que os

dos demais países, e contém mais alumínio.

Produção mundial = 72,3 milhões de

veículos comerciais leves

(kg)


2009p

0

1

2

3

4

5

6

7

LME / Steel Ratio

Price DevelopmentAluminum vs. Steel

Source:

- Al: EAA LME 3 months

- Steel: MEPS

International 2008

Alu

min

um

vs. S

teel C

ost R

atio

Custo-Benefício

Redução de massa e custo por componente

Fonte: IBIS Associates

Custo-Benefício

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

Uso do alumínio em veículos de passeio

- Brasil -

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)

• 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.

Pesquisa IPT

Conteúdo médio de Al em veículos Fiat, por modelo de automóvel

76,5 76,480,6 81,1 81,1 81,2

41,0 40,9 39,9 40,4

72,5

40,5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Uno 1.0 Palio 1.0 Idea 1.4 Punto 1.4 Stilo 1.8 Doblò 1.8

kg de alumínio/veículo Fiat

Considera componentes em Al de itens opcionais como ar condicionado, defletor decalor, roda, rack de teto e teto solar

Não considera componentes em Al de itens opcionais

Pesquisa IPT – FIAT

Rodas 37,7%

Motor 26,5%

Transmissão16,0%

Trocadores e Def letores de

Calor

5,8%

Direção4,2%

Outros9,8%

Fiat - 79,5 kg de Al por veículo

Motor 45,9%

Transmissão 27,8%

Rodas 10,9%

Direção7,3%

Trocadores de Calor

5,3%

Outros2,8%

Fiat - 45,9 kg de Al por veículo

90% - peças fundidas

Pesquisa IPT – FIAT

Conteúdo médio de Al em veículos Ford, por modelo de automóvel

Pesquisa IPT – FORD

Rodas 35,9%

Motor 32,4%

Transmissão 17,3%


Calor

7,3%

Direção 6,7%

Outros Componentes

0,4%

Ford - 89,8 kg de Al por veículo

Motor 58,0%

Transmissão 30,9%


Calor

6,0%

Direção4,5%

Outros Componentes

0,6%

Ford - 50,1 kg de Al por veículo

98% peças fundidas

Pesquisa IPT – FORD

Conteúdo médio de Al em veículos VW, por modelo de automóvel

28,2

34,0

66,7

73,2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

GOL NF 1.0 POLO 1.6

kg de alumínio/veículo VW

Não considera componentes em Al de itens opcionais

Considera componentes em Al de itens opcionais como ar condicionado e roda

Pesquisa IPT – VW

Rodas55,2%

Motor 26,5%

Transmissão 9,5%

Trocadores e Def. de Calor

3,2%

Direção 2,2%

Outros Componentes

3,4%

VW - 70 kg de Al por veículo

Motor 59,7%

Transmissão 21,4%


Calor

6,2%

Direção 5,0%

Outros Componentes

7,7%

VW - 31 kg de Al por veículo

95% peças fundidas

Pesquisa IPT – VW

Considerações finais

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

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

Pesquisa - Perspectivas

Conclusões

Conclusões

• Os países desenvolvidos estão empenhados em reduzir

as emissões de CO2 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

• 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

Conclusões

redução de massa

economia de combustível

Conclusões

redução de emissões

maior segurança

melhor desenpenho

infinitamente reciclável

O Alumínio constrói melhores veículos

ABAL – Contatos

www.abal.org.br

[email protected]

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[email protected]

as novas aplicações para o alumínio na indústria...

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