Alumínium karosszéria alkalmazása a korszerű személyautógyártásában; az alumínium autók szerepe az autóipari és környezetvédelmi törekvésekben

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM ANYAGSZERKEZETTANI ÉS ANYAGTECHNOLÓGIAI INTÉZET Alumínium karosszéria alkalmazása a korszerű személyautógyártásában; az alumínium autók szerepe az autóipari és környezetvédelmi törekvésekben Műszaki Tudomány az Észak- Kelet Magyarországi Régióban 2014 konferencia; Szolnok, május 13. előadás Kidolgozta: Budai Dávid PhD hallgató Készült: a TÁMOP A-11/1/KONV a Járműipari anyagfejlesztések projekt keretében A projekt szakmai vezetője: Dr. Tisza Miklós egyetemi tanár, tanszékvezető Miskolc 2014

2 Óvári Gyula Öreg helikopter nem vén helikopter Csanády Gábor Idők és ideák, az idő szerepe az identitásban, kortárs építészeti kontextusban Pokorádi László Rendszerek és modellek a műszaki tudományban Vámosi Attila Nemlineáris osztályozásra vezető műszaki probléma megoldása SVC módszerrel Szilágyi Attila, Takács György, Tóth Dániel Gördülőcsapágyak REMANENS élettartamának vizsgálata Deák Krisztián, Kocsis Imre Csapágy meghibásodások méréstechnikája és rezgésdiagnosztikája mesterséges neurális hálók segítségével Deák Krisztián, Kocsis Imre Gépek károsodása által előidézett kifáradásos csapágyhibák által generált tranziens impulzusok jelfeldolgozása ablakozott Fourier és Wavelet transzformációk segítségével Domján Károly Az RPA pilóták/operátorok kiválogatására, kiképzésére és gyakoroltatására átépített 2.0-ás szimulátor konzol, és az abban rejlő esetleges orvosi felhasználás lehetősége Makkay Imre Elektrooptikai eszközök légijárművek felderítésére Buday Tamás, Lázár István, Tóth Tamás, Bódi Erika, Csákberényi-Nagy Gergely Kis méretű üvegházak és fóliasátrak energiaigényének biztosítása megújuló energiaforrásokból a sekély geotermika lehetőségei Csatári Nándor, Balla Zoltán, Hagymássy Zoltán, Nagy Orsolya, Vántus András, Kith Károly Mezőgazdasági biogáz üzemek technológiai összehasonlítása Antal Tamás, Kerekes Benedek, Sikolya László Különböző szárítási eljárások (konvektív-, fagyasztva- és kombinált vízelvonás) összehasonlító vizsgálata Balla Zoltán Bioetanol üzemek létesítésének technológiai kérdései Hagymássy Zoltán, Vántus András, Csatári Nándor, Kith Károly, Balla Zoltán, Gindert Kele Ágnes Napelemes villamos energiatermelés tapasztalatai Gindert-Kele Ágnes, Hagymássy Zoltán A röpítőtárcsás műtrágyaszórás vizsgálati módszerei

3 Békési Bertold, Náczi Róbert Hagyományos rendszerű és több elektromos energiát igénylő repülőgépek Kavas László, Rozovicsné Fehér Krisztina Korszerű kompozitok megjelenése a repülőgépek szerkezetében Budai Dávid, Tisza Miklós Teljes alumínium karosszéria alkalmazása a modern személyautók gyártásában; az alumínium autók szerepe az autóipari és környezetvédelmi törekvésekben Szőlői Ákos, Szűcs Máté Autóipari termékek fröccsöntésének analízise Molnár András, Balogh András A termikus szórás szerepe a repülőgépgyártásban és karbantartásban Libor József Endoszkópia alkalmazása gépjárművek üzemfenntartásában Székely István, Juhász Tamara, Tóth Márton, Kolencsikné Tóth Andrea Savas bányavíz kezelésére irányuló laboratóriumi vizsgálatok Mészáros Renáta, Zákányi Balázs, Halász András Effektív mikroorganizmusok hatása szénhidrogén szennyezők eltávolíthatóságára Vanyorek László, Mészáros Renáta A ph valamint az egy és többértékű koaguláltató ionok hatása az oxidatív kezeléssel funkcionalizált szén nanocsövek felületi potenciáljára Vanyorek László, Hutkainé Göndör Zsuzsa N dópolt bambusz szerkezetű karbon nanocsövek szintézise, felületmódosítása és alkalmazási lehetőségei a katalitikus folyamatokban Hutkainé Göndör Zsuzsa, Zákányiné Mészáros Renáta, Muránszky Gábor, Vanyorek László Magas N tartalmú oxidált karbon nanocsövek adszorpciós tulajdonságainak összehasonlítása koffein adszorpció vizsgálatával Zákányiné Mészáros Renáta, Muránszky Gábor Hagyományos vízkezelési eljárások élőlények hormonrendszerét befolyásoló vízszennyezőkre kifejtett hatása Vermes Pál Változnak-e a karbantartás alapelvei? Szamosi Barna A minőség és a biztonság kapcsolata Fenyvesi Csaba Erőművi rendszerek üzemeltetése során az emberi hibák számának csökkentési lehetőségei Pántya Péter Lehetőségek a katasztrófavédelmi, tűzoltói beavatkozó biztonság növelésére Békési Bertold, Papp István Pilóta nélküli légijárművek megbízhatósága

4 Bera József Gondolatok a környezetbiztonságról Kántor Anita Katalin Pinceutcák az Érmelléken érkeserű Lámer Géza Az építési folyamatok strukturált szervezése Simon Pál Keresés tabu search algoritmussal Oláh Béla Flow-shop ütemezési feladatokat megoldó genetikus algoritmus operátorainak érzékenységvizsgálata Szabó Sándor, Sasovits Sándor, Sipos Attila, Százvai Attila Acél szakítása közben fellépő akusztikus jelek vizsgálata Dudás László Térbeli forgódugattyús motorok evolúciója Lámer Géza Az erők egyensúlyának egyedi feltételei centrális, párhuzamos, láncolt és kitérő erők esetén Vántus András, Hagymássy Zoltán, Nagy Orsolya, Kith Károly A termelés tárgyi tényezőinek hatása az eredményességre Szegediné Darabos Enikő, Lénárt László, Czesznak László, Hernádi Béla, Tóth Katalin Jelleggörbék előállítása a bükki és bükk-térségi vízszintadatokból Kompár László, Szűcs Péter, Deák József, Palcsu László, Cserny Tibor, Egyed József, Gadóczi Mónika Izotóphidrogeológiai kutatások a nyírségben Zákányi Balázs, Fejes Zoltán, Szűcs Péter, Hartai Éva, Less György, Turai Endre, Gyulai Ákos, Szabó Norbert, Vágó János, Cserny Tibor Hidrodinamikai modell készítése a tokaji-hegység területére Szegediné Darabos Enikő, Tóth Márton, Lénárt László, Czesznak László, Hernádi Béla, Tóth Katalin Vízszinteken alapuló karsztvízkészlet meghatározási módszer első eredményei a Bükkben Zákányi Balázs, Cserny Tibor, Zöld Magor Nem vizes fázisú szennyezőanyagok mozgásának vizsgálata laboratóriumban és transzport folyamataik numerikus modellezése Jobbik Anita, Székely Szabó Tamás A tight- és shale gáztárolók fluidumtranszportját befolyásoló főbb tényezők Jobbik Anita, Szűcs Péter, Ginovszky Máté Meddő szénhidrogén kutak geotermikus hasznosíthatóságának korlátai Virág Margit, Szűcs Péter, Fejes Zoltán, Csegény József A termálvízkészlet-gazdálkodás időszerű kérdései az észak-magyarországi régió területén

5 Dezső Gergely, Szigeti Ferenc, Százvai Attila A forgácsolási paraméterek hatása a forgácsolóerő nagyságára gyalulásnál Budai István Fémemulziók tömbi monotektikus ötvözetek fejlesztése Németh Alexandra Kitti, Marosné Berkes Mária, Károly Zoltán, Bódis Eszter A szikraplazma szinterelés, mint hatékony eszköz a szilíciumnitrid kerámiák tribológiai teljesítőképességének növelésében Bodzás Sándor, Dudás Illés Spiroid lefejtőmaró elemzése és végeselem vizsgálata Hegedűs György Golyósanya szerszámprofiljának validálása virtuális forgácsolással Kiss Dániel, Csáki Tibor Általános alakú nagy menetemelkedésű menetprofilok megmunkálása Lukács Zsolt, Tisza Miklós, Gál Gaszton Nagyszilárdságú acélok visszarugózásának kísérleti vizsgálata Jászay Gino Richard Eltérő fektetett vezetékekre ható igénybevételek és azok laboratoriumi kísérletekkel való vizsgálati lehetőségei Varga István, Dezső Gergely A nemlineáris rugókat tartalmazó gépjármű negyedmodell gerjesztett rezgéseinek vizsgálata Nyitrai Csaba Toldások a spontán- és a műépítészetben Truzsi Alexandra; Fórián Sándor, Bodnár Ildikó A Hortobágy-berettyó főcsatorna vízminőségének, kiemelten a víz ionösszetételének értékelése Mauchaféle csillagdiagrammal Petrányi Andrea, Boros Norbert Tárolás és koaguláló szerek alkalmazásának hatása fürdő- és mosóvizek oldott szerves szén és mikrobiális minőségére Buzetzky Dóra, Fórián Sándor Helyszíni mérések a Kösely főcsatornán

6 Műszaki Tudomány az Észak-kelet Magyarországi Régióban 2014 ALUMÍNIUM KAROSSZÉRIA ALKALMAZÁSA A KORSZERŰ SZEMÉLYAUTÓGYÁRTÁSÁBAN; AZ ALUMÍNIUM AUTÓK SZEREPE AZ AUTÓIPARI ÉS KÖRNYEZETVÉDELMI TÖREKVÉSEKBEN ALUMINIUM BODY IN THE PRODUCTION OF MODERN CARS; FUNCTION OF THE ALUMINIUM VEHICLES IN THE FUTURE OF THE AUTOMOTIVE INDUSTRY AND ENVIRONMENT PROTECTION Budai Dávid PhD hallgató, Tudományos vezető: Prof. Dr. Tisza Miklós

7 Tartalom 1.Környezetvédelmi problémák 7.Technológiák 2.EU környezetvédelmi törekvései 8.Fenntarthatóság 3.Lehetőségek az emisszió csökkentésére 9.Felhasznált irodalom 4.Tömegcsökkentési tendenciák 5.Alumínium az autókban 6.Alumínium autók gyártásának sajátosságai

8 1. Környezetvédelmi problémák A Föld átlaghőmérséklete folyamatosan növekszik

9 1. Környezetvédelmi problémák A légkör CO 2 koncentrációja soha nem volt még ilyen magas

10 1. Környezetvédelmi problémák Üvegházhatású gázok csökkentésére a Kyotói nemzetközi szerződés határértékeket rögzített a fejlett országok számára. szén-dioxid (CO₂) metán (CH₄) dinitrogén-oxid (N₂O) fluorozott szénhidrogének (HFC-k) perfluorszénhidrogének (PFC-k) kénhexafluorid (SF6) nitrogéntrifluorid (NF₃)

11 1. Környezetvédelmi problémák Üvegházhatású gázok forrása 2,90% 10,20% Mezőgazdaság 31,00% 7,30% 1,70% Ipari folyamatok Illékony kibocsátások 14,00% Lakó- és kereskedelmi ingatlanok üzemeltetése Közlekedés Gyáripar/Építőipar 11,60% 20,30% Energetika

12 2. EU környezetvédelmi törekvései A kibocsátás csökkentése érdekében az EU rendeleteket hozott, amiben az új személygépkocsikra vonatkozóan határértékeket állapít meg. A rendelet a 2610 kg referenciatömeget meg nem haladó M1, M2, N1 és N2 kategóriájú járművekre alkalmazandó. benzinmotorral, földgáz- vagy PB gáz-üzemű motorral és dízelmotorral felszerelt személygépjárművek kisteherautók személy- vagy áruszállításra szolgáló különleges rendeltetésű haszongépjárművek

13 2. EU környezetvédelmi törekvései Az Euro 5-ös szabvány követelményei: Dízelüzemű gépkocsikból származó kibocsátások: szén-monoxid: 500 mg/km részecskék: 5 mg/km nitrogén-oxidok (NOx): 180 szénhidrogének és nitrogén-oxidok együttes kibocsátása: 230 mg/km Benzinüzemű, földgáz- vagy PB-gáz-üzemű járművekből származó kibocsátások: szén-monoxid: 1000 mg/km; nem metán szénhidrogének: 68 mg/km; összes szénhidrogén: 100 mg/km; nitrogén-oxidok (NOx): 60 mg/km

14 2. EU környezetvédelmi törekvései Személygépkocsiknál 2020-ra 95 g/km CO₂ kibocsátás értéket kell elérni az új autók 95%-nak, 2021-től Az új autók 100%-nak. A számítások szerint 100 kg megtakarított tömeg (típustól függően): 3 g/km és 13 g/km közötti kibocsátás-csökkenést jelent.

15 3. Lehetőségek az emisszió csökkentésére Közvetlen tömegcsökkentés: Tömegcsökkentés azáltal, hogy az alkatrészeket könnyebb anyagokból készítjük. Közvetett tömegcsökkentés: Járulékos tömegcsökkenés azáltal, hogy egyes alkatrészek méretét, illetve a felhasznált anyagok mennyiségét csökkentik, olyan módon, hogy a teljesítményük ne változzon. Elsődleges fogyasztáscsökkentés: Üzemanyag megtakarítás azáltal, hogy kisebb tömeget kell mozgatni. Másodlagos fogyasztáscsökkentés: Járulékos fogyasztáscsökkenés azáltal, hogy a hajtáslánc elemeit optimalizálják (hosszabb áttételek, vezérlés módosítása, stb.).

16 3. Lehetőségek az emisszió csökkentésére

17 4. Tömegcsökkentési tendenciák

18 5. Alumínium az autókban

19 5. Alumínium az autókban

20 5. Alumínium az autókban Alumínium alkalmazásával maximálisan 40% tömegcsökkenést lehet elérni. Nagyszilárdságú acéloknál ez az érték 11%.

21 6. Alumínium autók gyártásának sajátosságai Alumínium alkatrészek gyártása: Speciális eszközöket és tudást igényel Nem elegendő az acél alapanyagokat alumíniumra cserélni Az alumínium: Sűrűsége közel harmada Alakváltozó képessége közel fele az acélénak Az alumínium autógyártásra való átállás jelentős költségeket jelent az autógyártóknak, amit jelenleg csak a válság ellenére növekvő eladásokat produkáló prémium autógyártók engedhetnek meg maguknak.

22 6. Alumínium autók gyártásának sajátosságai

23 6. Alumínium autók gyártásának sajátosságai

24 6. Alumínium autók gyártásának sajátosságai

25 6. Alumínium autók gyártásának sajátosságai

26 6. Alumínium autók gyártásának sajátosságai

27 6. Alumínium autók gyártásának sajátosságai

28 7. Technológiák 1. Extrudált elemeket nagy számban tartalmazó vázszerkezet

29 7. Technológiák 1. Extrudált elemeket nagy számban tartalmazó vázszerkezet

30 7. Technológiák 2. Térbeli vázszerkezet nagy kiterjedésű sajtolt elemekkel és vékony falú öntvényekkel.

31 7. Technológiák 2. Térbeli vázszerkezet nagy kiterjedésű sajtolt elemekkel és vékony falú öntvényekkel.

32 7. Technológiák 3. Lemez alapú önhordó karosszéria

33 7. Technológiák 3. Lemez alapú önhordó karosszéria

34 7. Technológiák Az alumínium autók gyártásában megtalálhatók a hagyományos alakító eljárások, mint: Lemezalakítás, Hajlítás, Mélyhúzás, Hidroform alakítás, Öntés, Extrudálás, Forgácsolás. Ezeket az eljárásokat, illetve szerszámaikat az alumínium tulajdonságainak megfelelően módosítják, de működési elvük megegyezik az acélt alakító szerszámokéval.

35 7. Technológiák Alumínium alakíthatóságának növelése: Hevített közegű hidroform alakítás Az eljárásban a C hőmérsékletre hevített gáz vagy folyadék a közvetítő közeg. A és B oszlopok, üzemanyagtartályok alakítására használják. Inkrementális alakítás Az inkrementális lemezalakításnál rendszerint egy egyszerű gömbvégződésű alakító szerszámmal (bélyeggel), matrica nélkül, az alakító szerszámelem mozgásának térbeli vezérlésével, elemi alakítási lépések sorozatával, bonyolult, nagymértékű alakváltozást igénylő alkatrészek viszonylag egyszerűen, költséghatékonyan gyárthatók

36 7. Technológiák Inkrementális alakítás

37 7. Technológiák Szereléstechnológia Lineáris dörzshegesztés A lineáris dörzshegesztés elve alapján egy forgó szerszámot süllyesztünk bele az egyesítendő alapanyagok illesztési vonalába addig, amíg a szerszám váll része fel nem fekszik a lemez felületén, majd ott adott sebességgel mozgatjuk. Ezáltal egyrészt súrlódási hő keletkezik, ami lágyítja az anyagot, másrészt egy tengelyirányú sajtolóerő lép fel.

38 8. Fenntarthatóság Ha egy átlagos európai autót veszünk, amelyben 140 kg alumínium található és életútja során km-t tesz meg ( km/év), valamint rendelkezik a fogyasztáscsökkentési módszerek mindegyikével, akkor közel 40%-al könnyebb, mint egy hagyományos acél szerkezetű autó. Ebben az esetben a számítások szerint: 1 kg beépített alumínium 1 kg-mal csökkenti az autó átlagtömegét. Minden egyes kg alumínium alkalmazása 18 kg CO₂-től óvja meg a környezetet az autó hasznos életútja alatt. Minden egyes kg alumínium alkalmazása 17 kg CO₂ emisszióval csökkenti a környezet terhelését az autó teljes életciklusa alatt. Az Európai Unióban jelenleg folyó gyártási ütemmel számolva ez azt jelenti, hogy az autók a teljes életútjuk alatt 40 millió tonna CO₂-tól óvják meg a környezetet

39 8. Fenntarthatóság Az alumínium autók 95%-ban újrahasznosíthatók

40 9. Felhasznált irodalom Európai Bizottság Kommunikációs Főigazgatóság, Közérthetően az Európai Unió szakpolitikáiról - Éghajlatpolitika, Belgium 2014, ISBN: , pp 8. Christoph Koffler - Klaus Rohde-Brandenburger, On the calculation of fuel savings through lightweight design in automotive life cycle assessments, International Journal of Life Cycle Assessment (2010) 15: European Environment Agency, Monitoring CO 2 emissions from new passenger cars in the EU: summary of data for 2012, Denmark European Aluminium Association, Aluminium In Cars, Belgium, 2008 (digitális dokumentum, cars_sept2008.pdf) Fotók: Jaguar Land Rover Limited Audi AG Group Lotus The Alu-maximised Car Study, ika-rwth-aachen University, 2003, Germany Tisza Miklós Kovács Péter Zoltán Lukács Zsolt, Inkrementális alakítás tanulmány, Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék, 2011, Miskolc, pp 40. Meilinger Ákos, A lineáris dörzshegesztés technológiai paramétereinek megválasztása, Hegesztéstechnika, ISSN: , 2012/2, pp

41 Köszönöm a figyelmet! A cikkben ismertetett kutató munka a TÁMOP B-10/2/KONV projekt eredményeire alapozva a TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.