Debido al rápido desarrollo de la tecnología, el establecimiento de objetivos y la tendencia de desarrollo, la complejidad del desarrollo del automóvil está aumentando. La necesidad de utilizar la energía y los recursos de manera responsable, por un lado, ha dado lugar a mandatos conflictivos para fabricantes de automóviles y proveedores de partes. Se espera que la situación empeore.

En este contexto, nada es más probable que sea la fuerza motriz de la industria automotriz que los vehículos eléctricos. Para hacer que el transporte personal sea más respetuoso con el medio ambiente en el futuro, se están estudiando varios métodos nuevos para reemplazar el motor de combustión interna de un vehículo centenario con un motor eléctrico.

Esto afectará no solo a los fabricantes de equipos (OEM), sino también a los productos, tecnologías y modelos de negocios de muchos proveedores. También plantea la pregunta de qué desafíos y oportunidades traerá esta transformación a la industria de la fundición.

Caja de engranajes con anillo de engranaje y tubería integrada de aluminio fundido a presión.

Después de la primera ola de electrificación hubo un período de enfriamiento distinto. En la era acelerada de las aplicaciones y el crowdfunding, convertir un coche en una unidad eléctrica es muy simple y los detalles tan complejos. Es demasiado pronto para decir qué conceptos técnicos serán aceptados universalmente. Existen otras alternativas, como las celdas de combustible, que a veces provocan la exageración de los medios a la sombra de la movilidad electrónica. La tecnología de gas eléctrico también es una solución atractiva, pero debe probarse a sí misma en términos de tecnología y economía, y tener la infraestructura necesaria.

Lo único que ha sucedido hasta ahora es la incertidumbre del consumidor. Esto se refleja en un estudio reciente publicado por PwC Consulting, una consultora. Según el estudio, solo el 1 por ciento de los posibles compradores de nuevos automóviles comprarían un vehículo eléctrico puro. Esto no es sorprendente, ya que una variedad de conceptos técnicos nuevos y parcialmente inmaduros están fuera del alcance del cliente. Demasiadas preguntas sobre el costo, el kilometraje, la disponibilidad de la infraestructura de carga y, especialmente, la duración de la batería aún no se han respondido satisfactoriamente. En este contexto, el factor importante de "consumidor" a menudo se ignora. Pero los factores que influyen en la compra de automóviles no son solo hechos objetivos, sino también la intuición humana.

Mire los medios de comunicación y se hace evidente que se necesitan nuevas soluciones más que nunca. La reducción de las emisiones de dióxido de carbono es uno de los problemas más apremiantes en el mundo de hoy, y el calentamiento global y sus impactos climáticos están aumentando.

¿Son los coches eléctricos la clave para resolver estos problemas? Hay dos aspectos importantes a considerar. En primer lugar, el accionamiento eléctrico puro tiene una mejor eficiencia general. Pero la electricidad es un vehículo, no una fuente de energía. Si la electricidad se genera principalmente a partir de combustibles fósiles, no tiene mucha ventaja sobre los motores de gasolina y diesel en el balance de dióxido de carbono. Desde esta perspectiva, la transición energética ahora también es importante para el transporte. Además, un número creciente de emisiones de dióxido de carbono se consideran no solo cuando se conducen vehículos, sino también cuando se producen materiales, productos semiacabados, productos y componentes. El objetivo es considerar el ciclo de vida general del vehículo desde la fuente del material hasta el final del uso. En el futuro, este hecho debe tenerse cada vez más en cuenta al seleccionar materiales y procesos dentro del marco del diseño del vehículo.

Impacto en la industria de la fundición.

La cantidad de autos que funcionará con electricidad en el futuro es un debate inútil que durará por años. La verdad es que, sin importar lo que depare el futuro, la diversidad de productos ya está cambiando. Después de todo, la mezcla y la reducción de tamaño ahora están afectando a las piezas que se consideran piezas de fundición clásicas, lo que los convierte en pioneros de los coches eléctricos (figura 1). Todas las partes del motor y el sistema de transmisión están afectadas. Estos componentes incluyen, por ejemplo, culatas, cárteres y cigüeñales. Estas partes inicialmente se vuelven más pequeñas y llevan cargas más altas. Pero en el caso de la energía eléctrica pura, finalmente se eliminaron por completo. Este es un desafío no solo para las consideraciones de carga, sino también para los materiales y los procesos de producción.

Todas las demás partes del automóvil están bajo presión para ser estructuralmente livianas. Tanto los coches híbridos como los eléctricos deben ser más ligeros para compensar el peso adicional de sus baterías y ampliar su alcance. Si bien todos los detalles técnicos requieren atención, el costo no puede ser ignorado. Los autos sensibles al precio, en particular, son una fuente importante de emisiones de dióxido de carbono debido a sus grandes ventas.

Nuevo potencial de casting

Además de las piezas que ya no son necesarias para los automóviles eléctricos, existen nuevas aplicaciones. Para estos nuevos componentes, el proceso de fundición a presión ofrece la posibilidad de un espesor de pared extremadamente delgado. La Figura 2 muestra la carcasa de la batería de pared delgada y el soporte que regulan la temperatura de la batería a través del canal de enfriamiento.

Además, el propio motor tiene un potencial adicional para integrar las otras funciones de la fundición con el corredor de enfriamiento. La Figura 3 muestra un ejemplo de un bastidor de rueda fundida que se puede integrar con una transmisión de engranajes planetarios y un motor en un concurso de diseño para estudiantes de fórmula organizado por ETH Zürich y George fisher.

Casting solución de estructura ligera

Para los coches eléctricos en particular, la construcción ligera es una necesidad. Esto se puede lograr de varias maneras: la elección de la estructura y el material, así como las técnicas de procesamiento, pueden tener un impacto decisivo en el peso del producto. Y el proceso de fundición ofrece muchas posibilidades para hacer productos más ligeros. Permite un alto grado de libertad de diseño para colocar los materiales correctos en los lugares correctos y ayuda a integrar múltiples funciones en un solo producto. Al utilizar materiales de fundición de alta resistencia, como SiboDur o AluSiDur, es posible hacer que la sección transversal de carga sea más pequeña y, por lo tanto, más ligera. Bionics permite identificar la ruta de carga más adecuada desde un espacio estructural determinado e implementarla en las piezas de fundición de la manera más económica. "La forma sigue a la función": el arte de eliminar materiales donde no se necesitan.

Los nudillos de la dirección, que se han ajustado para adaptarse al perfil, también permanecen en los coches eléctricos. La tabla 1 muestra cómo se comparan los diferentes diseños. La comparación confirma que si continuamos explotando todo el potencial de la biónica y la integración y ampliamos los límites del sistema, los componentes hechos de hierro fundido de alta resistencia que contienen grafito esferoidal no deben ser más pesados ​​que los de aluminio. Cada interfaz evitada no solo reduce el peso, sino que también ahorra costos de procesamiento y ensamblaje.

Casting también da a los coches eléctricos una estructura ligera. Especialmente para el área con alta carga y forma compleja, la fundición tiene más ventajas. La figura 4 muestra un ejemplo de una carcasa de amortiguador de amortiguador hecha de fundición de aluminio. La combinación del área de pared delgada y la posición del hueso en el área de transferencia de carga pesada permite la utilización efectiva de los materiales. La construcción liviana se logra al integrarse en la pieza de fundición a través de la conexión del brazo de guía transversal superior para evitar la duplicación del material.

Resumen y perspectivas

Los coches eléctricos también están cambiando el mundo de los proveedores de automóviles. Para las fundiciones, algunos componentes de automóviles desaparecen, pero también surgen nuevas oportunidades. Necesitamos reconocer estos nuevos desafíos e implementar soluciones de productos con éxito.

Casting ofrece una amplia gama de soluciones que ofrecen métodos atractivos para aplicaciones de piezas de automóviles, incluso en entornos cambiantes. Los nuevos materiales, los conceptos de diseño innovadores y los procesos de fabricación modernos continuarán proporcionando la base para estructuras livianas competitivas y asequibles en el futuro. En particular, el material fundido se recircula fácilmente y, por lo tanto, tiene una eficiencia continua de CO2.

Con el fin de proporcionar soluciones más valiosas para los automóviles en el futuro, es necesario pensar más. Los nuevos límites de productos con propiedades mejoradas de materiales combinados con un espesor de pared mínimo ayudarán a continuar logrando estructuras ligeras, atractivas y económicas. Las estructuras multimateriales seleccionadas de manera inteligente también pueden abrir nuevas posibilidades y proponer nuevas soluciones basadas en el concepto "el mejor del mundo".

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