Αλουμίνιο: Το μέταλλο του μέλλοντος για τις παγκόσμιες μεταφορές
Μία άκρως ενδιαφέρουσα έρευνα που έγινε για λογαριασμό του Ευρωπαϊκού Αλουμινίου καταδεικνύει ότι η λύση για τη μείωση του βάρους των οχημάτων και συνακόλουθα της ενεργειακής κατανάλωσης στις μεταφορές, είναι το αλουμίνιο!
Το Ευρωπαϊκό Αλουμίνιο (πρώην Ευρωπαϊκή Ένωση Αλουμινίου) με στόχο να αναδείξει τη σημαντικότητα και τη χρησιμότητα του αλουμινίου στον τομέα των μεταφορών «έτρεξε» ένα ερευνητικό πρόγραμμα σχετικά με τη χρήση του ελαφρού μετάλλου στα φορτηγά.
Ως σημείο αναφοράς για διερεύνηση και βελτιστοποίηση επιλέχθηκε η πόρτα της καμπίνας ενός φορτηγού. Το συγκεκριμένο μέρος επιλέχθηκε γιατί υπάρχει εξαιρετική προτυποποίηση όσον αφορά στη σύνδεσή του με την υπόλοιπη καμπίνα.
Επιπρόσθετα, η πόρτα της καμπίνας έχει υψηλές απαιτήσεις ακαμψίας που είναι παρόμοιες για όλες τις κατασκευάστριες εταιρείες και επιτρέπει τη συνδυαστική χρήση εξαρτημάτων από φύλλα αλουμινίου, διέλαση και χύτευση.
Σε συνεργασία με τη Volvo
Για διάφορους λόγους, όπως η εμπιστευτικότητα ή τα δικαιώματα Πνευματικής Ιδιοκτησίας, το «πείραμα» προχώρησε με τη συνεργασία μόνο ενός και όχι περισσοτέρων κατασκευαστών φορτηγών και συγκεκριμένα της Volvo Trucks που παρείχε τις απαραίτητες προδιαγραφές και αρχεία για την ανάπτυξη της πόρτας.
Η πόρτα αναφοράς από χάλυβα παρουσιάστηκε από τη Volvo Trucks κατά τη διάρκεια μιας συνάντησης, όπου συμμετείχαν υπάλληλοι της Volvo καθώς και εκπρόσωποι της βιομηχανίας αλουμινίου. Αποφασίστηκε ότι η εξωτερική γεωμετρία της πόρτας αναφοράς δεν πρέπει να αλλάξει ώστε να εξασφαλίζεται η συμβατότητα με την τρέχουσα καμπίνα του φορτηγού, δηλαδή μόνο μικρές αλλαγές στην εσωτερική και εξωτερική γεωμετρία του πλαισίου ήταν δυνατές να γίνουν.
Επιπλέον, καθορίστηκε ένας ελάχιστος στόχος μείωσης βάρους 30%, όπως επίσης ότι θα έπρεπε να ληφθούν υπόψη οι διάφορες τεχνολογίες κατασκευής προϊόντων αλουμινίου, όπως έλαση, διέλαση και χύτευση.
Ο σχεδιασμός της πόρτας αλουμινίου
Το σημείο εκκίνησης για τη φάση ανάπτυξης της ιδέας ήταν ο ορισμός των χώρων σχεδιασμού για τη βελτιστοποίηση της τοπολογίας, με βάση τη δεδομένη εξωτερική γεωμετρία της πόρτας αναφοράς χάλυβα. Ο συγκεκριμένος χώρος θεωρήθηκε ιδανικός για βελτιστοποίηση για μία τελική δομή με μειωμένο βάρος άνω του 30% σύμφωνα με τον στόχο.
Η βασική ιδέα για την πόρτα αλουμινίου είναι ο συνδυασμός εξαρτημάτων χύτευσης και διέλασης αλουμινίου για τον σχηματισμό μίας άκαμπτης ενισχυτικής δομής, η οποία συμμορφώνεται με την εσωτερική γεωμετρία της πόρτας αναφοράς. Σύμφωνα με το σχέδιο, οι κολώνες της πόρτας, δηλαδή η κολώνα πρόσκρουσης και η εσωτερική κολώνα είναι κατασκευασμένες από προϊόντα διέλασης αλουμινίου, ενώ οι ενισχύσεις στην μπροστινή και πίσω περιοχή, δηλαδή ο μεντεσές και η περιοχή ασφάλισης, είναι προϊόντα χύτευσης.
Η χρήση προϊόντων χύτευσης και διέλασης αλουμινίου επιτρέπει τη μείωση των εξαρτημάτων που απαιτούνται στην πόρτα αλουμινίου σε σύγκριση με την πόρτα αναφοράς από χάλυβα. Έτσι επιτυγχάνεται περαιτέρω μείωση του συνολικού βάρους, αφού για παράδειγμα, οι ενισχύσεις στην άνω περιοχή του μεντεσέ και στην κολώνα πρόσκρουσης, αλλά και στην εσωτερική κολώνα, μπορούν να συνδυαστούν σε ένα στοιχείο.
Όσον αφορά στην ενίσχυση της κλειδαριάς και της πίσω περιοχής του πλαισίου της πόρτας, προτιμήθηκε ένας σχεδιασμός που αφορά στη χύτευση ενός μονομπλόκ αλουμινίου για τη βέλτιστη ενσωμάτωση των εξαρτημάτων.
Το αποτέλεσμα
Μετά από συνεχείς επανασχεδιασμούς και χρήση εργαλείων βελτιστοποίησης επιτεύχθηκε η τελική έκδοση της πόρτας αλουμινίου που αποδίδει καλύτερα από την πόρτα αναφοράς χάλυβα για όλες τις εξεταζόμενες περιπτώσεις φορτίου, επιτυγχάνοντας παράλληλα μείωση βάρους άνω του 40%!
Εκτίμηση κόστους
Επιπρόσθετα έγινε και μια πρώτη εκτίμηση κόστους για τα μέρη χύτευσης και διέλασης αλουμινίου της πόρτας με βάση δύο σενάρια που καθόρισε η Volvo Trucks. Για κάθε στοιχείο, υπολογίστηκε το συνολικό κόστος ανά μέρος, καθώς και το κόστος περαιτέρω επεξεργασίας.
Οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν από εταιρείες μέλη του Ευρωπαϊκού Αλουμινίου. Ανάλογα με το σενάριο και το κράμα αλουμινίου που επιλέγεται, το κόστος κατασκευής για τα τρία μέρη χύτευσης κυμαίνεται μεταξύ 22,70 και 27,10 ευρώ ανά πόρτα (δεν περιλαμβάνεται το κόστος περαιτέρω επεξεργασίας). Για τα δύο μέρη διέλασης, το προκύπτον κόστος κατασκευής ανά πόρτα είναι περίπου 8,50 ευρώ (και πάλι χωρίς να συνυπολογίζεται το κόστος περαιτέρω επεξεργασίας).
