Bruk av aluminium spiller en viktig rolle for å redusere vekten på bilen og dermed også drivstofforbruket. En moderne bil i dag består av store mengder av dette metallet, og bruken av aluminium er økende.
Derfor er det viktig å utnytte materialet så effektivt som mulig. En ny støpeteknologi kan bidra til det. Metoden kalles low-pressure-casting (LPC), og gjør det mulig å støpe aluminiumsbolter som får høy nok overflatekvalitet. Det gjør at de kan går rett i produksjonsprosessen av for eksempel hjuloppheng til biler.
Fjerner et produksjonsledd – og sparer råstoffkostnader
Som et resultat av at slike deler kan støpes, blir produksjonen av aluminiums-komponenter til biler grønnere, billigere og mer effektiv. I tillegg spares store mengder materialer. Støpteknologien er utviklet av Hydro og foregår blant annet under vakuum. For å utforske og demonstrere potensialet til teknologien, har Hydro fått med seg SINTEF og Raufoss Technology i forskningsprosjektet HyForge.
Resultatene er svært lovende:
– Støpemetoden vil fjerne et produksjonstrinn, slår SINTEF-forsker Siri Marthe Arbo fast.
I dag består produksjonslinja av flere ledd: Støping, varmebehandling, ekstrudering og deretter forming, eller smiing slik at delen får den formen den skal ha.
– Med vår metode fjerner vi rett og slett ekstruderingen, sier Arbo.
Hjuloppheng støpt i aluminium sparer ett ledd i produksjonslinja. Foto: Raufoss Technology
Sparer på alle fronter
I dag bruker bransjen ofte ekstruderte bolter for produksjon av hjuloppheng. Det er en kostbar prosess som tar tid og energi, samt etterlater en del “avfall”.
– Når man ekstruderer dytter man metallet gjennom en dyse. Målet er å sikre et homogent materiale uten urenheter og overflatedefekter. Men det er som en tannkremtube, og det blir alltid en rest igjen, forklarer SINTEF-forskeren.
Ved å bruke Hydro sin nye støpeteknologi, har forskerteamet vist at man kan bruke støpt bolt på hjulopphengene, og dermed kutte trinnet med ekstrudert bolt i produksjonsprosessen.
– Den nye støpeteknologien gir færre feil og råmateralet får en fin overflate. Dette er en gamechanger for produksjon av aluminiumskomponenter til bilindustrien, fordi prosessen er både raskere og billigere uten ekstrudering, sier Arbo.
Stiller strenge krav til kvalitet
I forskningsprosjektet har forskerteamet jobbet med å forstå hvordan det støpte materialet oppfører seg under forming og hvilke egenskaper det får. De har sett på hva slags legering de støpte boltene må ha og hvilke endringer som må gjøres i produksjonsprosessen.
– Vi har kort og godt jobbet for å etablere en produksjonsprosess som gir de nødvendige egenskapene i hjulopphenget. Dette er en sikkerhetskritisk komponent hvor det stilles høye krav til produktets kvalitet og egenskaper.
Vi har undersøkt varmebehandlingen og alle de ulike prosesstrinnene materialet må igjennom for å dokumentere at det støpte materialet kan benyttes og sikre at produktet er feilfritt. I tillegg har vi jobbet med å ta frem modeller og simuleringer som bidrar med økt forståelse av hva som skjer underveis i en produksjonsprosess med materialet, forteller Arbo.
I tillegg til forsøk utført i lab er det gjort fysiske forsøk hos industripartner Raufoss Technology. Her ble hjulopphengene produsert i dagens produksjonslinje med støpt bolt – som en første demonstrator.
En helnorsk verdikjede?
Målet med prosjektet er å demonstrere og skape tillit til at det er best å bruke støpte bolter på hjuloppheng i fremtiden.
Forskningsprosjektet er gjort i samarbeid med Hydro og Raufoss Technology. Sistnevnte har i mange år produsert bildeler for de fleste bilmerkene, med hovedtyngde på komponenter i aluminium. Nå ser man for seg at forskningsprosjektet kan føre til en helnorsk verdikjede og økt norsk verdiskaping.
– Fotavtrykket vil reduseres enda mer om vi kjøper bolter fra Hydro Husnes i stedet for å velge ekstruderte bolter som må frakts helt fra Sentral-Europa. I tillegg vil det gjøre transporten enklere og mer forutsigbar, sier Jørgen Li i Raufoss Technology.
– Planen vår for støpt bolt har vært å bytte ut ekstruderte bolter med støpte bolter i den eksisterende produksjonslinjen vi har på Raufoss, hvor vi produserer deler for Volvo, sier Li.
Han forteller at å gå fra ekstrudert til støpt materiale er den største potensielle kostnadsbesparelsen i denne produksjonslinjen. Det vil dessuten minske fotavtrykket.
Ifølge forskerne er det mulig å spare hele 39 kilo CO2-ekvivalenter per bil. I dag er det totale utslippet per bil på 98 kilo, ifølge tall fra SINTEF. I hovedsak handler dette om transport og ikke minst at norsk aluminium er produsert med grønn energi fra vannkraft.
HyForge er støttet av Forskningsrådet og har prosjektnummer 295873
