电动汽车用钢创新解决方案

       汽车行业目前正面临着向可持续发展的重大转变，从起初的制造合理价格的纯电动汽车(BEV)， 到如今的汽车制造环节和相关联工艺的的节能脱碳转型。为支持汽车制造商开启全制造链并释放新价值的旅程，安赛乐米塔尔正在开发新的用钢解决方案。

 

       汽车工业的转型正在持续，在未来的十年，我们有望看到自动驾驶车辆作为一种服务(MaaS)将被市场化。得益于IT技术的突破性发展和越来越多的新型电子元器件开发面市，这项令人兴奋的技术正在成为现实。现在是时候落实这个概念并具体化。

 

Ricardo, ArcelorMittal and WorldAutoSteel have developed a mass efficient design for a MaaS concept

 

       在Ricardo工程中心，安赛乐米塔尔和世界汽车用钢联盟联合为Maas概念开发了高效设计，安赛乐米塔尔和联盟提供关键材料如第二代热成形钢或第三代冷冲压钢应用方面的技术指导和支持。此外，Ricardo中心在设计中大量引入了先进高强钢，以达到一个雄心勃勃的目标：33%的热成形钢，11%的第三代冷冲压钢和16%的马氏体钢。PHS2000MPa等级热成形钢的机械性能，如铝硅镀层热成形钢Usibor2000，可最大化驾乘空间尺寸和车辆投影尺寸的比值而应对正面撞击要求带来的挑战。得益于最高等级热成形钢在抗形变侵入方面的优秀性能，前纵梁可减小尺寸至最低值。

 

       另一个关键的应用是激光拼焊门环，混合PHS1500(Usibor1500)，PHS1000 (Ductibor1000)和PHS2000 (Usibor2000)三种热成形钢材料，确保结构完整性和碰撞后开门的能力，有效地支持抗碰撞能力。E-motive设计在抗碰撞性能和性方面进行了充分验证。

The design had to meet an ambitious mass target of 33% of Press Hardening Steels, 11% of third generation Cold Stamping grades and 16% of Martensitic grades

 

       E-Motive钢项目前正在各种技术会议和商业推广活动上展示其设计性能，以及钢板如何应对所有技术挑战，并将其定位为未来可持续出行工具的材料。

 

       安赛乐米塔尔全球研发团队确定了六个应用可集成到一个白车身(BIW)系统中，并验证了碰撞性能。一项与合作伙伴的专家一起对汽车制造工艺和操作的深入技术分析证实了这六个白车身多部件（MPI） 集成概念可减少46个零件，减少567个焊点，可为装配车间减少51个机器人，每辆车减少30%的制造工时。采用绿地法评估装配车间的资本性支出减少已获得证这些概念已经在与几家整车厂进行合作研究，安赛乐米塔尔全球研发团队继续开发新的多部件集成（MPI）解决方案以简化生产制造工艺，并使白车身获得最佳技术性能。

Multi Part Integration concepts offer some key advantages in production thanks to the part integration approach and the simplification of operations

 

       高压铝压铸(HPDC)是减少零件的集成替代方案，特别是一体式压铸概念。而且，这个工艺比基于钢板的多部件集成概念可减少更多零件。如果我们做一个完整的比较，我们注意到完全基于钢板的设计比一体式压铸可获得更好的轻量化。在对两种相似车辆的同一部位的高压铝压铸件和钢板件对标分析过程中，基于钢板设计的前机舱比基于压铸铝设计的前机舱要轻13%，后底板件在同样的对比中要轻9%。大型铝压铸件的最小壁厚尺寸限制了零件设计。

 

        成本压力继续阻碍了市场对纯电动汽车的广泛接受，因为纯电动汽车与内燃机汽车依然存在巨大的成本差距。根据我们的分析，也已经得到第三方的证实，完全基于钢板制造的车辆成本要比基于一体化铝压铸制造的车辆的原材料成本还要低。

 

        也要记住可持续的重要性，因为白车身制造的脱碳转型压力愈发重要，因为纯电动汽车在使用阶段的碳排放大大减少。如今，平均而言，在欧洲采用钢制的车辆的CO2当量浓度比基于一体化铝压铸制造车身的值低70%（临界值法）。这个计算是基于对相同净重量的单体进行两种制造方法的对比，对于钢板制造而言有些保守，但也考虑了铝压铸件产生废料的再次熔炼。

 

       制造过程相关的二氧化碳当量排放的评估是基于德国电力和天然气的能源组合供应。如果我们考虑使用达到4吨二氧化碳当量/吨 的低碳铝，与制造过程中的绿电结合，钢制车身的二氧化碳当量排放仍然要比采用铝压铸工艺少38%。如我们现在考虑当前设计的汽车的脱碳方案，短期低碳铝压铸HPDC车身和短期低碳钢制车身之间的相对差异仍然很高，钢制车身的二氧化碳当量低63% (临界值法)。在这个分析中，我们考虑了4.0吨二氧化碳当量值/吨 的铝和钢，即可回收和再生的XCarb钢，XCarb钢使用直接还原铁矿石(DRI)和基于电弧炉(EAF)的。铝可以回收再利用，但根据我们的计算，至少需要80%的再生铝才能挑战钢，这在今天的技术上存在难度，也高度依赖废料的可利用性。

 

       随着循环利用成为一个热门话题，我们回想起来在白车身上中使用的钢已经非常容易也已可以极低成本进行回收再利用。钢其实是最可回收的材料，回收钢可达到99.3%的利用率极大了促进了废钢的回收利用，也是脱碳转型的推动力。但我们也受到废钢料可用性和冶炼工艺的限制，这也是为什么安赛乐米塔尔正在推广创新直接还原铁矿石(DRI)、智能碳或直接电解等技术，以显著减少碳排放。