PROGETTARE PER L AUTO CON LEGHE DI ALLUMINIO DA RICICLO

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1 PROGETTARE PER L AUTO CON LEGHE DI ALLUMINIO DA RICICLO I mezzi di trasporto del futuro Brescia, 2 ottobre 2015 Milano, 19 ottobre 2015

2 PROPOSTA PROGETTUALE NATA IN AMBITO CLM gruppi tematici Alleggerimento/Motorsport Marco Gadola, Enio Gritti, Università di Brescia FMB Fonderia Gruppo OMR 2

3 MERCATO AUTOMOTIVE, MATERIA PRIMA, SVILUPPO SOSTENIBILE - 1 la riduzione del peso del veicolo è un fattore chiave per lo sviluppo della mobilità sostenibile essa consente di ridurre consumi, emissioni e dunque l impatto ambientale 3

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6 MERCATO AUTOMOTIVE, MATERIA PRIMA, SVILUPPO SOSTENIBILE kg alluminio = - 1 kg peso del veicolo -17 kg CO 2 durante il ciclo di vita utile del veicolo 150 kg alluminio = -65 lt benzina/anno -40 milioni ton CO 2 durante il ciclo di vita di un anno di produzione di auto in EU (16 milioni di veicoli leggeri) Fonte: European Aluminium Association 6

7 MERCATO AUTOMOTIVE, MATERIA PRIMA, SVILUPPO SOSTENIBILE - 3 L esigenza di mobilità sostenibile dirige il mercato verso un uso intensivo delle leghe di alluminio per componenti : -powertrain -strutturali -di sicurezza/crash -sospensioni, sterzo, sistemi -etc 7

8 : +133% : +67% Fonte: AluPlanet 8

9 MERCATO AUTOMOTIVE, MATERIA PRIMA, SVILUPPO SOSTENIBILE - 4 il mercato richiede veicoli, sistemi e componenti sempre più prestazionali specifiche di progetto sempre più spinte : grande incremento della domanda di alluminio primario 9

10 ALLUMINIO PRIMARIO Ricavato dalla bauxite estratta in miniera tramite processo elettrochimico (elettrolisi) 10

11 ALLUMINIO SECONDARIO Riciclato, da rottami e rifiuti: viene rifuso 11

12 Alluminio Primario : +95% Fonte: AluPlanet 12

13 MERCATO AUTOMOTIVE, MATERIA PRIMA, SVILUPPO SOSTENIBILE - 5 progressivo incremento dell offerta di alluminio secondario il secondario è una «banca di energia» enormemente vantaggioso dal punto di vista energetico/ambientale 13

14 MERCATO AUTOMOTIVE, MATERIA PRIMA, SVILUPPO SOSTENIBILE - 6 l alluminio secondario offre caratteristiche strutturali differenti a causa dell inquinamento da ferro in particolare, la performance di allungamento sotto carico si riduce le applicazioni strutturali dell alluminio secondario richiedono un approccio progettuale e produttivo specifico nonché lo sviluppo di una «cultura» del progetto evoluta e più responsabile 14

15 MERCATO AUTOMOTIVE, MATERIA PRIMA, SVILUPPO SOSTENIBILE - 7 La proposta prevede l integrazione di alluminio primario alluminio secondario materiali compositi per lo sviluppo di strutture automotive più leggere con processi di produzione a ridotto impatto ambientale 15

16 dal Work Programme Regione Lombardia su Ricerca e Innovazione area di specializzazione Mobilità Sostenibile, macrotematiche: MS 1.1 MS 1.2 MS 2.4 Sviluppo di sistemi, architetture e/o componenti innovativi con l impiego di leghe leggere e relative tecnologie di produzione per l alleggerimento dei veicoli Sviluppo di sistemi, architetture e/o componenti innovativi di veicoli realizzati con materiali avanzati o non convenzionali (ad esempio, materiali compositi, strutture ibride, biomateriali) e relative tecnologie di produzione per l alleggerimento dei veicoli Sviluppo di tecnologie innovative, di nuovi componenti o sottosistemi per veicoli per la riduzione dell impatto ambientale e in particolare per la significativa riduzione dell impronta carbonica e/o di altre emissioni come le polveri sottili 16

17 Communities UniBS: TripleA- Sviluppo integrato della filiera Alluminio per applicazioni Automotive: valutazione dei benefici sulla qualità dell Aria AirEnergy- Valutazione integrata dell'impatto di nuove tecnologie per le fonti rinnovabili sulla qualità dell'aria e sulle emissioni di gas serra (community manager Prof.ssa Marialuisa Volta) 17

18 Emissioni di CO2 in Lombardia (INEMAR 2012) 19% SCENARIO A riduzione del 20% del peso dei veicoli commerciali leggeri diesel; SCENARIO B riduzione del 20% del peso dei veicoli commerciali leggeri diesel e auto passeggeri diesel. 18

19 Emissioni di NOx, VOC e PM10 in Lombardia (CLE 2020) Riduzioni sul comparto traffico su strada Riduzioni sul totale SCENARIO A riduzione del 20% del peso dei veicoli commerciali leggeri diesel SCENARIO B riduzione del 20% del peso dei veicoli commerciali leggeri diesel e auto passeggeri diesel

20 Impatti: PM10 e salute Concentrazioni medie annuali di PM10 mg/mc Costi sanitari (M /year) Mancata produttività (M /year) Benefici sulla salute Totale (M /year)

21 Alluminio secondario: perchè? [1] Disponibilità strategica di lega 22

22 volumi primario costo secondario volumi secondario costo primario

23 Alluminio secondario: perchè? [2] Sostenibilità ambientale 24

24 riciclo e riuso gusto del bello abilità individuale nel costruire scambio di esperienze volumi primario volumi secondario Totale volumi leghe alluminio

25 Alluminio secondario: perché? [3] Costo energetico 26

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27 Una verifica sull ipotesi 5% (venti volte di meno!) Alluminio primario: dalla tabella precedente 13KWh/Kg corrispondono a 2,43 tep/tonn Per rifondere pani di lega e materozze in ottimo forno fusorio a metano 70 mc/tonn corrispondono a tep/tonn 42 volte in meno di energia prelevata dalle risorse naturali 28

28 Volumi necessari incrementati di 8 volte a pari costo energetico 29

29 Progetti da sviluppare 1. Sviluppo di leghe secondarie ad alta prestazione 2. Progettazione, prototipazione e test di componenti dimostratori 3. Filiera del riciclo di rottami di leghe leggere 41

30 Processi da innovare Impianti del riciclo di rottami e trucioli di leghe e rifusione in loco Processi fusori e di giunzione adeguati alle progettazioni sviluppate Leghe MMC Co-fusioni Incollaggi Legami e stratificazioni Test e normative per banchi e per prove di fatica Test e normative per competizioni dimostrative 42

31 Dimostratori da realizzare nei progetti Componenti di sospensione anteriori e posteriori Fusioni per telai a plasticità variabile e localizzata (strutture crash) Fusioni per telai scatolati con anime inorganiche Profili di estrusi a resistenza variabile Componenti pluri-materiali (ibridi) Struttura per autotelaio ibrida/integrata 43

32 Partner potenziali: aziende ed enti di ricerca UNIVERSITÀ -gruppi di ricerca Automotive, Materiali LABORATORI DI PROVE MECCANICHE E ANALISI METALLURGICHE CENTRI DI CALCOLO E SIMULAZIONE CENTRI PROVE SU BANCHI STATICI E DINAMICI RAFFINERIE DI METALLI ESTRUSORI FONDERIE DI LEGHE LEGGERE Gravità Bassa pressione Pressofusione COSTRUTTORI DI IMPIANTI DI FONDERIA COSTRUTTORI DI CARPENTERIE PER RICICLO AZIENDE DI LAVORAZIONI MECCANICHE ASSEMBLAGGI AZIENDE PRIMO IMPIANTO AUTOMOTIVE PER UTILIZZO DEI DIMOSTRATORI PROVING GROUNDS E STRUTTURE TESTING, MOTORSPORT 44

33 Progetto 1 Sviluppo di leghe secondarie ad alta prestazione Partner di progetto: UniBS Gruppi Materiali e Metallurgia RAFFMETAL FMB CORAM Fornitori di servizi: CSMT-AQM Sponsor tecnologici: OMR 45

34 Progetto 2 Progetto, prototipazione e test di componenti dimostratori Partner di progetto: UniBS Gruppo Automotive OMR DallaraAutomobili Strutture motorsport Fornitori di servizi: AQM Sponsor tecnologici 46

35 Progetto 3 Filiera del riciclo di rottami di leghe leggere Partner di progetto: RAFFMETAL OMR SOMIN CORAM Fornitori di servizi Sponsor tecnologici 47

36 CASE STUDY: Attacco sospensione anteriore in lega leggera primaria per una vettura gran turismo con telaio completamente in alluminio di nuova generazione (produzione OMR-FMB) Trave verticale scatolata realizzata con anime inorganiche, getto con spessori da 3mm Miglioramento sostanziale possibile Con riprogettazione secondo i presupposti del nostro progetto 48

37 Grazie per l attenzione Marco Gadola Enio Gritti 49

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