Analyse: Grote kansen voor composieten in gewichtsreductie auto’s

Kunststoffen hebben meer kansen gekregen in toepassingen voor auto’s en de zogenoemde light-trucks die in Noord-Amerika zijn geproduceerd omdat de autofabrikanten het brandstofverbruik moeten verminderen. Maar de grote groei komt nog, als de noodzakelijke gewichtsbesparing oploopt tot wel vijftien procent.

In een nieuwe studie heeft het Amerikaanse Center for Automotive Research (CAR) onderzocht wat er nu precies is toegepast in 44 verschillende modellen van modeljaar 2015 en aansluitend is de fabrikanten gevraagd waar zij voor zouden kiezen als zij het gewicht van belangrijke onderdelen met vijf procent, tien procent of uiteindelijk met vijftien procent moeten verlagen. "Als je echt lichtere auto’s wilt krijgen, heb je het over een grote verschuiving in de richting van composieten – en in het bijzonder naar carbon", zegt ceo Jay Baron van het Amerikaanse onderzoeksbureau dat overigens niet verward moet worden met CAR Center Automotive Research van de Duitse autoprofessor Ferdinand Dudenhöffer van de universiteit van Duisburg-Essen. "De boodschap van de autofabrikanten was: wij kunnen niet naar een vijftien procent lichter voertuig zonder heel intensief met composieten aan de slag te gaan."

In grote getale
Het rapport is samengesteld met de steun van negen autofabrikanten en had ten doel diepgaand inzicht te verkrijgen in de diverse onderdelen van echte auto’s die ook in grote getale echt op de weg rijden. De fabrikanten, die gedetailleerde informatie hebben verschaft over de toegepaste onderdelen op voorwaarde dat CAR niet bekend zou maken welke de onderzochte automodellen het precies betreft, krijgen inzicht in wat zij als industrie moeten doen om het gewicht van de auto’s te verminderen zonder daarbij de prestaties en de veiligheid ervan aan te tasten. De auto’s en de light-trucks die zijn gekozen voor het onderzoek zijn allemaal volumemodellen en maken samen meer dan de helft uit van de totale autoverkopen in de VS. De 44 modellen kunnen zo de gehele vloot representeren, niet alleen maar een paar speciale merken.

NHTSA
CAR heeft het onderzoek besproken met de National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA). Dit overheidsinstituut houdt toezicht op de zogenoemde CAFE-norm, de Corporate Average Fuel Economy, die voor de VS is ingesteld om stapsgewijs te komen tot de target van gemiddeld 54,5 mijl per gallon, ofwel 5,2 liter per honderd kilometer, in het jaar 2025. Hoewel een andere federale overheidsinstelling, de Environmental Protection Agency, veranderingen in de emissienormen heeft aangejaagd met het oog op de inkomende regering van Trump, heeft de NHTSA geen veranderingen in de CAFE-planning op dit punt aangebracht.

Op de plank
Tot dusver hebben autofabrikanten steeds aan de eisen op het gebied van brandstofverbruik voldaan maar het merendeel van de veranderingen die daarvoor nodig waren betrekkelijk eenvoudig door te voeren, vooral de veranderingen in de aandrijvingen (powertrains). De veranderingen hebben wel nodig gemaakt dat high performance kunststoffen die tegen hoge temperaturen bestand zijn hun toepassing hebben gevonden onder de motorkap. "Er is veel techniek gebruikt dat al op de plank lag dat misschien nog een paar jaar van ontwikkeling nodig had. In plaats van af te wachten tot de klant ernaar zou gaan vragen, heeft men het sneller in de auto’s gezet. Maar nu is die voorraadplank wel leeg."

Staal en aluminum
Het onderzoek geeft aan dat de eerste keuze van de fabrikanten hogesterktestaal of aluminium is, als er vijf procent van het gewicht af moet. Metaal is nu eenmaal bekend terrein voor autofabrikanten. Ford heeft inmiddels al wel een goed productiesysteem voor de aluminium carrosserie van de F-150 pick-up operationeel. Maar als er vijftien procent van het gewicht af moet, verandert het materiaallandschap, ook voor onderdelen van de carrosserie. Bodemplaten kunnen in potentie een grote verschuiving verwachten naar carbon, zelf al bij gewichtsbesparingen van tien procent.

Standaard verstoren
Hoewel composieten worden gezien als belangrijke materialen om het gewicht te kunnen beperken, zien autofabrikanten ze ook als ‘meest uitdagend’ om toe te passen in volumemodellen. Het is niet alleen maar een kwestie van geld, volgens Baron. Het gaat ook om de vraag hoe de composieten in bestaande productie-infrastructuren moeten worden ingepast. Autofabrikanten hebben nu gewoonweg niet de expertise om met composieten te produceren en willen ook liever niet het maken van belangrijke componenten overlaten aan een hele serie van toeleveranciers. Baron: "Ze zeggen dat ze hard hebben gewerkt om gestandaardiseerde processen te krijgen. En nu ze die hebben, willen we dat ze deuren van composiet gaan maken? Dat is niet standaard dus het verstoort het proces."

Meer research
Diverse onderzoeksinstituten zoals het Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation zullen een belangrijke rol gaan spelen bij het vinden van de beste standaardproductiemethode voor composieten. "Maar waar komt het leiderschap vandaan om deze processen voor composieten in de toeleveringsketen voor volumemodellen tot stand te brengen? Het ontbreken van zo’n supply chain is een heel belangrijke barrière", denkt Baron.

Nederland 

In Nederland zijn bedrijven als TenCate en Solvay al volop bezig met de ontwikkeling van composieten ten behoeve van de auto-industrie.

Analyse: Grote kansen voor composieten in gewichtsreductie auto’s - Automobielmanagement.nl

Analyse: Grote kansen voor composieten in gewichtsreductie auto’s

Kunststoffen hebben meer kansen gekregen in toepassingen voor auto’s en de zogenoemde light-trucks die in Noord-Amerika zijn geproduceerd omdat de autofabrikanten het brandstofverbruik moeten verminderen. Maar de grote groei komt nog, als de noodzakelijke gewichtsbesparing oploopt tot wel vijftien procent.

In een nieuwe studie heeft het Amerikaanse Center for Automotive Research (CAR) onderzocht wat er nu precies is toegepast in 44 verschillende modellen van modeljaar 2015 en aansluitend is de fabrikanten gevraagd waar zij voor zouden kiezen als zij het gewicht van belangrijke onderdelen met vijf procent, tien procent of uiteindelijk met vijftien procent moeten verlagen. "Als je echt lichtere auto’s wilt krijgen, heb je het over een grote verschuiving in de richting van composieten – en in het bijzonder naar carbon", zegt ceo Jay Baron van het Amerikaanse onderzoeksbureau dat overigens niet verward moet worden met CAR Center Automotive Research van de Duitse autoprofessor Ferdinand Dudenhöffer van de universiteit van Duisburg-Essen. "De boodschap van de autofabrikanten was: wij kunnen niet naar een vijftien procent lichter voertuig zonder heel intensief met composieten aan de slag te gaan."

In grote getale
Het rapport is samengesteld met de steun van negen autofabrikanten en had ten doel diepgaand inzicht te verkrijgen in de diverse onderdelen van echte auto’s die ook in grote getale echt op de weg rijden. De fabrikanten, die gedetailleerde informatie hebben verschaft over de toegepaste onderdelen op voorwaarde dat CAR niet bekend zou maken welke de onderzochte automodellen het precies betreft, krijgen inzicht in wat zij als industrie moeten doen om het gewicht van de auto’s te verminderen zonder daarbij de prestaties en de veiligheid ervan aan te tasten. De auto’s en de light-trucks die zijn gekozen voor het onderzoek zijn allemaal volumemodellen en maken samen meer dan de helft uit van de totale autoverkopen in de VS. De 44 modellen kunnen zo de gehele vloot representeren, niet alleen maar een paar speciale merken.

NHTSA
CAR heeft het onderzoek besproken met de National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA). Dit overheidsinstituut houdt toezicht op de zogenoemde CAFE-norm, de Corporate Average Fuel Economy, die voor de VS is ingesteld om stapsgewijs te komen tot de target van gemiddeld 54,5 mijl per gallon, ofwel 5,2 liter per honderd kilometer, in het jaar 2025. Hoewel een andere federale overheidsinstelling, de Environmental Protection Agency, veranderingen in de emissienormen heeft aangejaagd met het oog op de inkomende regering van Trump, heeft de NHTSA geen veranderingen in de CAFE-planning op dit punt aangebracht.

Op de plank
Tot dusver hebben autofabrikanten steeds aan de eisen op het gebied van brandstofverbruik voldaan maar het merendeel van de veranderingen die daarvoor nodig waren betrekkelijk eenvoudig door te voeren, vooral de veranderingen in de aandrijvingen (powertrains). De veranderingen hebben wel nodig gemaakt dat high performance kunststoffen die tegen hoge temperaturen bestand zijn hun toepassing hebben gevonden onder de motorkap. "Er is veel techniek gebruikt dat al op de plank lag dat misschien nog een paar jaar van ontwikkeling nodig had. In plaats van af te wachten tot de klant ernaar zou gaan vragen, heeft men het sneller in de auto’s gezet. Maar nu is die voorraadplank wel leeg."

Staal en aluminum
Het onderzoek geeft aan dat de eerste keuze van de fabrikanten hogesterktestaal of aluminium is, als er vijf procent van het gewicht af moet. Metaal is nu eenmaal bekend terrein voor autofabrikanten. Ford heeft inmiddels al wel een goed productiesysteem voor de aluminium carrosserie van de F-150 pick-up operationeel. Maar als er vijftien procent van het gewicht af moet, verandert het materiaallandschap, ook voor onderdelen van de carrosserie. Bodemplaten kunnen in potentie een grote verschuiving verwachten naar carbon, zelf al bij gewichtsbesparingen van tien procent.

Standaard verstoren
Hoewel composieten worden gezien als belangrijke materialen om het gewicht te kunnen beperken, zien autofabrikanten ze ook als ‘meest uitdagend’ om toe te passen in volumemodellen. Het is niet alleen maar een kwestie van geld, volgens Baron. Het gaat ook om de vraag hoe de composieten in bestaande productie-infrastructuren moeten worden ingepast. Autofabrikanten hebben nu gewoonweg niet de expertise om met composieten te produceren en willen ook liever niet het maken van belangrijke componenten overlaten aan een hele serie van toeleveranciers. Baron: "Ze zeggen dat ze hard hebben gewerkt om gestandaardiseerde processen te krijgen. En nu ze die hebben, willen we dat ze deuren van composiet gaan maken? Dat is niet standaard dus het verstoort het proces."

Meer research
Diverse onderzoeksinstituten zoals het Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation zullen een belangrijke rol gaan spelen bij het vinden van de beste standaardproductiemethode voor composieten. "Maar waar komt het leiderschap vandaan om deze processen voor composieten in de toeleveringsketen voor volumemodellen tot stand te brengen? Het ontbreken van zo’n supply chain is een heel belangrijke barrière", denkt Baron.

Nederland 

In Nederland zijn bedrijven als TenCate en Solvay al volop bezig met de ontwikkeling van composieten ten behoeve van de auto-industrie.