Higher Strength 6xxx Aluminium

Stadig tøffere krav fra europeiske myndigheter setter bilprodusenter under press for å utvikle kjøretøy med lavere CO2-utslipp. Lettere kjøretøy er en mulighet for å oppnå dette, og pga. aluminiums lave egenvekt er det økende etterspørsel etter aluminium-baserte løsninger i bilindustrien. Etterspørselen rettes blant annet mot tynnere aluminiumsprofiler med høy styrke, men høyere styrke kommer ofte på bekostning av tilstrekkelige forme- og kollisjonsegenskaper. I dag tilvirkes de mest høyfaste aluminiums-komponenter av aluminiumslegeringer som er kostbare å produsere og som er meget krevende å resirkulere sammen med andre legeringer som blir brukt i biler. Disse legeringstypene har i tillegg den ulempen at de mister noe av sin styrke når de utsettes for høy temperatur under bilens lakkerings-prosess. Målet med dette prosjektet ble nådd, nemlig å utvikle legeringer og prosesser som gir høyfaste- og duktile komponenter med gode kollisjonsegenskaper. Videre ble det utviklet legeringer og prosesser som muliggjør chassis-komponenter med høy styrke. De nyutviklede legeringene og prosessene er enklere å produsere bilkomponenter med, og er mer resirkuleringsvennlig enn andre alternativer. Legeringene har god formbarhet, og opprettholder høy styrke og gode krasjegenskaper etter lakkerings-prosessen. Prosjektet har underveis evaluert flere sett med legeringsalternativer og testet forskjellige prosessendringer, både i lab- og industriell skala. Mekaniske egenskaper, krasj- og korrosjonsmotstand for de resulterende materialer er sammenlignet og evaluert. Transmisjons elektron mikroskopi (TEM) er gjennomført for å studere legeringenes mikrostruktur etter forskjellige thermo-mekaniske sykluser. Konklusjonene fra TEM analysene kombinert med kunnskapen som eksisterer fra før ga en bedre mekanismeforståelse for det som skjer gjennom prosessendringen i kombinasjon med legeringsvalg. I starten av prosjektet ble forskjellige høyfaste krasj- og høystyrkelegeringer med tilpassede prosesser testet og verifisert. Også helt nye alternative legeringer er analysert. Resultatene fra alle disse første forsøkene er sammenlignet, og det ble valgt ut noen industrielt relevante legeringsalternativer. Disse ble industrielt ekstrudert og evaluert. Det ble videre bygget et støtfanger-system av de nye legeringer som ble utsatt for kollisjonstester. Resultatene er sammenlignet med responsen til et støtfangersystem bygget av eksisterende høyfast-legeringer, og viser at systemet basert på de nye legeringene håndterer oppgaven meget godt. Parallelt ble det utført flere numeriske analyser av støtfangersystemene for å studere effekt av et legeringsbytte på kollisjonsresponsen. Her er det benyttet materialmodeller, som er kalibrert i prosjektet, for å beskrive materialenes respons under kollisjonen. Både de eksperimentelle og de numeriske resultatene inngår i en detaljert sammenligning med eksisterende løsninger. Alt dette danner grunnlag for framtidig optimal material-, prosess- og produkt design der de nye legeringer inngår. De legeringer som er identifisert som mest relevant ble produksjonstestet i stor skala industrielt for å sikre en kommersielt lønnsom industrialisering.

En opplagt konkret nytteverdi for samfunnet er økt kunnskap rundt duktilitet og krasj egenskaper til aluminium. Det kan forventes å ha en verdi for bilprodusenter, samt for trafikk sikkerhet i det lange løp. Videre vill evt økt bruk av aluminium føre til lettere biler og dermed reduserte utslipp og energi forbruk i ett livs syklus perspektiv. De tre selskapene Hydro, Hydal og Benteler representerer store aktører i Norge på aluminium prosessering og aluminium produkter. Dette prosjektet bidrar til å styrke posisjonen til selskapene, og å sikre selskapenes konkurransekraft internasjonalt. Prosjektet involverte ikke et internasjonalt samarbeid, dog ble resultatene veldig viktig for industripartnere som er internasjonale aktører, og som kan benytte dokumentasjonen fra prosjektet ifm innsalg av legeringer og prosesser til internasjonale kunder.

Bilprodusenter er under press for å utvikle biler med lavere CO2-utslipp. Lettere kjøretøy er nøkkelen for å oppnå dette, og derfor er det en økende etterspørsel etter aluminium i bilindustrien. Etterspørselen går mot tynnere aluminiumprofiler med høyere styrke, men høyere styrke kommer ofte på bekostning av kollisjonsegenskaper. I dag lages moduler med høy styrke av aluminiumlegeringer som er dyre å produsere og som ikke lett lar seg resirkulere sammen med de andre legeringene i bilene. I tillegg må disse legeringene være ekstra sterke fordi de mister styrke under den varme lakkeringsprosessen. Hovedmålet med dette prosjektet er å lage en ny legering som beholder styrken under lakkering og som har like god eller bedre styrke, formbarhet og krasjegenskaper og som er enklere å produsere. Den største utfordringen er å øke styrken og samtidig beholde gode krasjegenskaper. Den vanlige tilnærmingen er å øke innholdet av legeringselementer, men dette prosjektet søker å endre mikrostrukturen i aluminiumlegeringen ved små tilsatser av alternative legeringselementer kombinert med en endring i produksjonsprosessen. Aluminiumlegeringer med høy styrke og bedre formbarhet og krasjegenskaper åpner opp for nye muligheter i bilindustrien.