4/27/2017

Episode 67 - Aluminium i bil

I denne episoden av Teknisk Sett diskuterer vert Jan Moberg og gjest Odd-Rikard Valmått bruk av aluminium i bilproduksjon. De får selskap av Hans-Erik Vattne, teknologidirektør i Hydro, som gir innsikt i materialets egenskaper, fordeler og utfordringer. Aluminium er et lett og sterkt materiale med gode krasj-egenskaper, men det er også dyrt og krever spesielle varmebehandlinger. Vattne forklarer hvordan aluminium brukes i bilproduksjon, fra felger til motorblokker, og diskuterer fremtidens bruk i elektrifiserte biler. Han understreker også aluminiumens fordel i forhold til karbonfiber, som er et lettere materiale, men ikke resirkulerbart.

01:43

Aluminium reduserer bilvekt betydelig, samtidig som det forbedrer sikkerhet ved å absorbere krasjenergi bedre enn stål.

06:02

Aluminium-legeringer har strenge krav til utseende, som påvirker bruken i bilproduksjon og krever avansert metallurgi.

09:59

Aluminium er en nøkkelkomponent i bilproduksjon, med høy resirkulerbarhet, men utfordringer knyttet til legering og vekt med elektrifisering.

Transkript

Velkommen til Teknisk Sett, en podcast fra TU. Jeg sitter her med Odd-Rikard Valmått. Hei, hei. Hei, Odd-Rikard. Mitt navn er Jan Moberg. Jeg er sjef her i TU. I dag, Odd-Rikard, skal vi snakke om nok av et av dine 350 favorittområder. Det skal vi, og dette er en ordentlig favoritt, faktisk. En ordentlig favoritt. Ja, for jeg har hatt.

Vi skal snakke om aluminium i bil, og jeg hadde en gang en 190 SL, nei, en Mercedes 850-modell, og den hadde masse aluminium i panser og bagasjelokk og dashbord. Hvor er den bilen nå?

Det er så trist. Det er en trist historie. Skal vi gå videre? Jeg har solgt den. Jeg har tapt hundre tusener ved å selge den for tidlig. Dette tror jeg kunne blitt en egen podcast, men jeg tror vi skal gå videre. Fordi for å snakke om dette, så vi kan jo mye. Vi kan jo.

Vi kan ikke alt. Nei, vi har fått med oss teknologidirektør i Hydro, Hans-Erik Vattne. Velkommen, Hans-Erik. Takk for det. Hyggelig å få være her. Da kan vi slappe litt av, Rikard. Her har vi en som er greie på det. Endelig. Hans-Erik, fortell oss litt nå. Hva er status på dette med bilproduksjonen av minimum? Dette er jo stålindustriens store...

Trum, er det ikke det? Stål har jo hatt nærmest enerett på bilproduksjon i veldig mange år. Nå er heldigvis det ferdig med å endre seg. Nå ser vi at veksten i bruk av aluminium i bil er fantastisk stor. Det er stadig flere nye produsenter som tar i bruk aluminium. Drevet veldig mye av selvfølgelig behovet for å redusere vekt, men også de gode crash-egenskapene til aluminium som et materiale.

Ja, for det er jo kanskje noe som er litt underkommunisert. Ta å korrigere meg her. Det å bruke stål er jo tungt i forhold til aluminium. Men når du bruker aluminium, så må du da bruke litt tykkere formasjoner enn du bruker på stål? Ja, det må du jo som regel. Det er jo ikke noe tvil om at stål også er et godt materiale. Det er sterkt, men det er jo tre ganger så tungt som aluminium i utgangspunktet.

Men om vi må bruke litt tykkere gods, så vil man typisk se at vi kan halvere vekta ved å bruke aluminium i stedet for stål. Altså litt mer aluminium i volym, men likevel halvparten av vekta? Ja, siden det har en tredel av egenvekta, så blir det cirka halvparten.

Men dette med deformasjonen da, for det er altså sånn at du også bygger sikkerhet? Ja, det gjør det. Det som har kommet mye av de siste årene er jo disse crashboksene og avanserte strukturer som skal ta opp energien i en crash.

Og der har jo aluminium veldig gode formingsegenskaper, så i stedet for da å være sprøtt og skape masse sprueenergi som da kan gå ut over passasjeren som sitter i bilen, så brukes mye av krasjeenergin, at å folde aluminium deformerer den, og under deformasjonen så herder jo også aluminium, så det betyr at aluminium er veldig godt i stand til å ta opp mye av krasjeenergin i et sammenstående. Så det blir sterkere etter hvert?

Ja, det er det vi kaller arbeidsherding på fagspråket. Så når du former på aluminium, så blir det sterkere, så det blir på en måte verre og verre, og da deformerer det jo mer det er deformert. Inntil da du når en grense at du blir sprøtt og ryker, selvfølgelig. Men, Richard, det var ikke sikkerheten du tenkte på da du hadde din Mercedes? Definitivt ikke. Hvorfor begynte man å bruke aluminium? Det var vel vekt selv den gangen. Altså, hvis jeg husker tilbake til Mercedesen, det var en...

en yngelig motor, 1,9 liter i en bil, men den bilen veier det ikke mer enn 1000 kilo altså

Og i dag får du ikke så lette biler lenger. Nei, og dette er jo et annet tema. Det er jo at over de siste 20-30 årene har bilene blitt 50% tyngre. Ja, det har blitt det. Man skal jo bygge inn mer og mer både sikkerhetsutstyr og andre ting i bilene. Og da øker jo vekta i utgangspunktet. Så da trenger man lettere materialer, smartere løsninger for at ikke totalvekta skal bli høyere. Men hvor er det man begynte da med dette her?

Noe av det første som virkelig tok av var jo faktisk felger, altså hjulfelger. Så kom jo dette med motorblokk veldig tidlig inn.

Det som er virkelig skuddet nå er panser, dører og tak. Det er det vi ser en bilprodusent som ikke har erfaring med aluminium begynner typisk med bagasjelokket eller panseret. Det er en isolert del som ikke henger sammen med andre ting. Da får du erfaring i å bruke aluminium på den måten.

Og det er jo nesten nå ingen av de store som ikke har prøvd på dette. Noen var tidlig ute, men nå kommer jo alle etter. Det er utrolig moro for oss som jobber med aluminium. Men det er vel noen biler nå som er nesten helt aluminium? Ja, det er det. Tesla blant annet er jo sagt inneholdet, jeg har hørt tall som 97 prosent, da teller man ikke med seter og den type ting, men virkelig kjernen av bilen er såpass mye aluminium.

Men det er klart at Tesla har jo det problemet med å dra med seg nesten et tonn batterier. De trenger virkelig å redusere vekta. Tenk deg den uten aluminium. Hvis den skulle vært billig i stål, så hadde det vært umulig å både kjøre den og drive den.

Det er et godt eksempel. Men det er jo noe her med, det er jo forståelig det du var inne på, Rikard, at det har jo vært håndbanket alminnsbiler. Engelskmennene hadde jo også det. Altså Martin Norgleson, til eksempel. Flotte ting. Men så har jeg skjønt det at en av grunnene til at dette er vanskelig er overflate behandling.

Hvorfor er det så viktig med overflaten da? Nei, det er jo kosmetisk utseendemessig. Det er jo når noen kjøper en ny bil, så skal den jo se helt perfekt ut. Og

Og det legger jo noen begrensninger faktisk på legeringsvalget for bil. Altså det som er synlig, ytterhuden, panser, dører, den type ting, så er det jo veldig tøffe krav til utseende. Finner det rett og slett? Ja, rett og slett finner det. Og det betyr jo at disse aluminium-magnesium-legeringene, altså der vi bruker magnesium som et legeringselement, de er det noen begrensninger på.

Så de blir mest brukt til innvendige formål. Det er fortsatt samme fenomen du har i lavkarbonstål. De har også dette fenomenet. Du kan nesten sammenlegge litt som strekkmerker når damene føder. Det er litt det samme fenomenet. Du får den type strekkmerker i materialet når du deformerer den i visse legeringer.

Det gjelder altså disse magnesiumligeringene. Derfor brukes det andre ligeringen på yttersiden av bilen. Det er noe vi kaller 6000-ligeringer, som består av både magnesium og silisium. Da er det altså magnesium og silisium som danner veldig små, herdende partikler som gir styrke til materialet.

Men når dere nå satser, jeg har skjønt at det er snakk om å tilverke dette i Tyskland, egen fabrikk, eller valse ut plater, altså dere lager ikke deler her? Neida, vi gjør ikke det. Vi er jo en halvfabrikatet produsent, altså vi lager jo råaluminiumen, vi utvinner for så vidt også boksitten i Brasil, så lager vi jo aluminium av det. Lager deretter valseblokker, som valses ned til plater.

Og så kommer kluen, skal du ha den rette kombinasjonen av styrke og formbarhet, så er det veldig viktig å varmebehandle på en riktig måte.

Og det er her denne linja vår i Tyskland er spesiell, for du har da spesielle varmebehandlingsovner for å styre temperatur og tid i ovnen, som er veldig kritisk. Altså til at bilprodusenten kan ta det imot og forme det? Ja, da kan han ta imot det, og det er ikke så enkelt heller, for han skal forme det, det er en ting, så da blir altså materialet vårt formet etter at vi har levert det fra oss, så skal jo også bilen gjerne lakeres.

da er den også oppe i såpass høye temperaturer at mikrostrukturen i materialet blir endret. Så det må vi faktisk ta hensyn til når vi leverer materialet fra oss. Vi må vite hvordan kunden lakerer og herder inn lakken på sine biler, slik at vi kan kompensere for det i det materialet vi leverer fra oss.

Og her er det ganske, synes jeg kan være stolt å si det, at det er veldig avansert metallurgi. Vi har et tett samarbeid med Trondheim, der de er veldig gode på dette som vi kaller transmisjonselektronmikroskopi, hvor du da nærmest kan se materialet ned på atomnivå. For det er så viktig å styre disse herdene partiklene. Vi er altså ned på å se atomistisk hvordan disse dannes for å kunne styre de og gi da den rette

og prosesseringen som materialet, de som skal bruke materialene hvor de trenger. Ja, for nå er det inne på den store forskjellen fra Odd Rickards gamle Mercedes til dagen i dag, er at den gangen så måtte man håndbanke det og holde på. Nå kan det gå inn i en industriell prosess. Ja, det er det det gjør. Og det er jo hele kluet. Det er jo...

Kravet fra bilprodusentene er at først har vi nødt til å vise med en simuleringsmodell at dette kommer til å virke på linjene deres, før vi får tid til å slippe inn og gjøre en test. Så må det selvfølgelig inn og testes, og da er kravet at vi skal ikke omstille, vi skal ikke bruke andre verktøy enn det vi bruker på stål, for det er kostbart og det er tidkrevende. Så våre aluminiumsluggeringer må gå inn i de samme verktøyene og virke fra sekund 1.

Det er klart du skal ikke gjøre mange feil før du ikke får flere sjanser på det. Hvis dette går den veien dere ønsker, hvor lang tid tar det før produsentene virkelig slår om til aluminium i alle modeller? Nå er vi på et snitt i Europa på ca. 150 kilo aluminium per bil.

Det er mye av disse premium-bilene som er tatt i bruk, for det er ikke noe tvil om at aluminium er et fantastisk materiale, men også et dyrt materiale. Det tar lengre tid å få det inn i disse mindre masseproduserte bilene. Alle er masseproduserte, men i de storvolumseriene som skal være veldig rimelige, tar det tid.

Men det vi ser er jo at det er en vekst på 15-20% hvert år, spesielt på dette med materialer til ytterhud, panser, dører, den type ting.

Så det er jo prognoser da som ikke kommer fra oss, men fra Neutrale Analyseinstituttet som sier at det er ikke lenge til vi nå kommer til å være oppe i 200 kilo i snitt, og da på alle biler. Så frem til 2020 så forventer vi det. Og premium, da snakker vi om 500 kilo. Ja, altså det er per i dag biler som har oppimot 500 kilo. Jeg vil si kanskje typisk mellom 3 og 500 kilo. Ja.

Land Rover Jaguar er vel kanskje de som ligger aller høyest. Da snakker vi 500 kilo på en Range Rover for eksempel. Og så er det litt i underkant av det. Men da må du jo faktisk få godt betalt når du skal skrape den bilen en gang. Du nøyer deg ikke med 3000 kroner da? Nei, det er klart det er jo det fantastiske med aluminium da. Dette kan jo vi smelte ned når det har gjort funksjonen sin i et produkt.

Bruke det om igjen, og det er like godt som ny aluminium. Så det er klart det er noen utfordringer med det, og det er jo at vi bruker så mange forskjellige legeringer, og de kan vi jo ikke blande. Så det er den store utfordringen med resirkling av aluminium. Det må sorteres, og det er klart hvis du da har en bilfabrikk som ikke er flink til å sortere, og vi får et blandet skrap tilbake til våre fabrikker, da blir det utfordrende. Men derfor jobber vi også da med sorteringsteknologi,

I dag brukes mye rønken til å gjenkjenne forskjellige materialer. Rønken baserer seg på prinsippet om tetthet i materialene. Og så er det da utfordrende at noen av legeringselementene i aluminium har relativt lik tetthet og relativt lik tetthet med aluminium. Så det er vanskelig med rønken å sortere forskjellige aluminiumslegeringer.

Derfor jobber vi også med neste generasjon som bruker laser, for da kan vi være i stand til å skille forskjellige legeringer, i hvert fall legeringssystemer. Men hvor mange typer legeringer er det vi snakker om? Det er veldig mange. Noen tiotals?

Men det er klart at innenfor hver klasse så er det jo... Det finnes jo så mange patenter på legeringer, så det er jo hundretals av legeringer. Og Hydro lager jo også...

Sikkert 100 forskjellige legeringer som vi leverer til forskjellige kunder. Det er nettopp for å skreddersy og optimalisere til akkurat den anvendelsen som kundene er opptatt av. Her ligger vår forse. Vi har veldig tung metallurgisk kompetanse i Norge og i Hydro, og da kan vi nettopp skreddersy inn til helt spesielle anvendelser. Både formbarhet og styrke og alle disse egenskaper.

Det er jo det som er viktig å få til den kombinasjonen. Og der er jo naturen vrang i utgangspunktet. Har et materiale høy styrke, så har det som regel lav forbarhet, og så ønsker du begge deler. Det er som oss, det å drikke hardt. Men, Hans-Erik, dette er jo superspennende, men bare for å forstå, blir nå bilene likevel bare tyngre?

Altså, det som er den store trenden nå er jo elektrifisering. Og der skal det jo inn enormt tunge batteripakker. Ja, men disse motorblokkene er tunge. Ja, de er tunge. Og så ser man jo noen i dag da på grunn av denne retselen for å stå der uten strøm på batteriene, så har man hybrider hvor du drar både på en motor og batteri. Da blir det tungt. Ja.

Så jeg vil jo tro at det kommer opp bedre løsninger der etter hvert, men at i hvert fall de neste årene blir det veldig sterk fokus på elektrifisering av biler,

Dermed blir det tunge batteripakker og gode muligheter for oss som produsenter av aluminium, for du trenger lette biler. Det resterende, ja. De blir nok tyngre på kort sikt, og så må vi prøve å kompensere med våre lette materialer. Ironisk nok gjør dere det mulig at bilene kan fortsette å bli større og tyngre. Men det er litt viktig her. Grunnen til at dette skal bli lettere er jo rullemotstanden, Madrik-Hart. Ja.

Fordi dette med luftmotstand, det er det jo bare en løsning på. Det er å ta en eller annen klump inn i en vindtunnel, og så får du svaret. Ja, da ser det aldri ut som en Tesla. Ja, det er vel sånn det er. Eller...

Ja, helst en dråpe. Jo, men vi kan jo klage litt over at veldig mange bilmodeller nå ser like ut, men det er jo litt av svaret da. Ja, selvfølgelig. Det er jo det. Og det er jo noe også som faktisk er en liten fordel for aluminium, det at designfriheten

gjennom å ha et veldig godt formbart materiale er veldig god. Så det er kanskje noe av det som bilfabrikanten vil skille seg ut på fremover. Det er jo ikke grunnformen, men mer disse design-detaljene. Og da blir jo eksempelvis formbarhet da ekstremt viktig. Du kan lage litt fancy detaljer for å skille den ene fra den andre. Ja.

Hvis du kan, hvilke av disse bilprodusentene ligger i tet nå, både på å benytte aluminium i produksjonen? Vi jobber veldig mye sammen med disse tyske premium-produsentene, BMW, Mercedes, og de ligger veldig langt fremme.

Jaguar Land Rover er også veldig gode på bruk av aluminium, men de har et tett strategisk samarbeid med en konkurrent av Hydro, så der er vi ikke så tett inne. Vi vil ikke skryte så mye av det. Vi leverer også til de, for det er jo ingen som vil knytte seg til en eneleverandør. Men disse tyske ligger veldig langt fremme, og det er kanskje BMW vi jobber tettest med, men både BMW og Mercedes leverer vi mye til.

Vår databedrift Sapa leverer veldig mye til Tesla, så der er de langt fremme. De er gode på profiler. Ja, de produserer jo profiler, og det er det også mye av. Det er ikke bare plater til panser, men også profiler som brukes veldig mange steder. Så totalt sett er vi jo fremme og til stede allerede.

og er med på den veksten. Så Faisla er litt norsk, altså? Ja, jeg vil si det. Saffa er et norsk selskap, og det eier 50 prosent av Hydro, så det er vi også stolte av hva de får til. Avslutningsvis, Hans-Erik, må jeg stille et spørsmål. Vi har jo fått inntrykk i noe av at aluminium er fremtiden, men hvorfor skal man bruke aluminium i forhold til for eksempel disse karbonbaserte tingene vi har snakket om? For det er jo enda lettere

Det er klart at karbonfiber er en reell konkurrent til oss. Det som er det store her, den store forskjellen, det er jo resirkulerbarhet. Aluminium, som jeg var inne på, det kan brukes igjen og igjen og igjen. Det er jo faktisk sånn at 75 prosent av den aluminiumen som er produsert i verdenshistorien er fremdeles i bruk i dag. Så det er veldig lite som blir deponert og går til spillet, så den brukes om igjen og om igjen. Det finnes per i dag ingen løsning for resirkulering av karbonfiber.

Og det er signalet vi også får fra bilprodusentene, at de nå er veldig forsiktige med å bruke det, fordi at det ikke finnes en løsning for det. Dette er noe som forbrukerne er veldig opptatt av. Og kravene fra myndighetene kommer. De kommer, så ja, det er et godt materiale, men det er ikke noen god løsning på det. Og det er jo selvfølgelig en fordel for oss.

Og Rikard, dette var lærerikt. Det var det, absolutt. Vi skal komme tilbake med en episode om mer produksjon av aluminium, og da håper vi å høre fra deg igjen, Hans-Erik. Takk. Bare hyggelig. Takk skal dere ha.

Nämnd i episoden

Aluminium

Et lett og sterkt materiale med gode krasj-egenskaper, men også dyrt og krever spesielle varmebehandlinger. Brukes i bilproduksjon fra felger til motorblokker og er en viktig del av elektrifiserte biler.

Hydro

Et norsk selskap som produserer aluminium og valseblokker, og har spesielle varmebehandlingsovner for å styre temperatur og tid i ovnen. De jobber tett med bilprodusenter for å skreddersy materialer til deres behov.

BMW

En tysk premium-produsent som bruker aluminium i bilproduksjon, og har et tett samarbeid med Hydro.

Mercedes

En tysk premium-produsent som bruker aluminium i bilproduksjon, og har et tett samarbeid med Hydro.

Jaguar Land Rover

En britisk bilprodusent som bruker aluminium i bilproduksjon, men har et tett strategisk samarbeid med en konkurrent av Hydro.

Tesla

Et amerikansk selskap som produserer elektriske biler, og bruker mye aluminium i produksjonen. De har et tett samarbeid med Hydro.

Sapa

Et norsk selskap som er eid 50% av Hydro, og leverer profiler til Tesla.

Karbonfiber

Et lett materiale, men ikke resirkulerbart. En konkurrent til aluminium i bilproduksjon, men med begrenset bruk på grunn av mangel på resirkuleringsløsning.

190 SL

En Mercedes-modell som ble nevnt av Odd-Rikard Valmått, men det er ikke klart hvilket årstall eller spesifikasjoner denne bilen hadde.

Mercedes 850-modell

En Mercedes-modell som ble nevnt av Odd-Rikard Valmått, men det er ikke klart hvilket årstall eller spesifikasjoner denne bilen hadde.

Range Rover

En SUV-modell fra Land Rover som ble nevnt som et eksempel på en bil med mye aluminium.

Neutrale Analyseinstituttet

Et analyseinstitutt som har prognoser for bruk av aluminium i bilproduksjon.

Martin Norgleson

En produsent av alminnsbiler nevnt av Odd-Rikard Valmått.

Transmisjonselektronmikroskopi

En teknikk som brukes for å se på materialer på atomnivå, og som Hydro bruker i sitt arbeid med aluminium.

Madrik-Hart

Et konsept nevnt i forbindelse med rullemotstand, men det er ikke klart hva dette refererer til.

boksitten

Et mineral som brukes til å produsere aluminium, og som Hydro utvinner i Brasil.

6000-ligeringer

En type aluminiumlegeringer som brukes på yttersiden av biler, og som inneholder magnesium og silisium.

lavkarbonstål

En type stål som har lavere karboninnhold, og som også kan vise strekkmerker ved deformasjon.

aluminium-magnesium-legeringene

En type aluminiumlegeringer som inneholder magnesium, og som har begrensninger i bruk på grunn av strekkmerker.

Rønken

En teknologi som brukes til å sortere materialer, men som har begrensninger når det gjelder å skille ulike aluminiumlegeringer.

Laser

En teknologi som brukes til å sortere materialer, og som kan være i stand til å skille ulike aluminiumlegeringer.

Deltagare

Host

Jan Moberg

Guest

Odd-Rikard Valmått

Guest

Hans-Erik Vattne

Sponsorer

Lignende

9/30/2021

Teknisk sett

Hydrogen i biler og andre transportmidler har vært tema i mange år. Odd Richard og Jan er nå enige om at ottomotorens dager er talte, så hvor står vi nå med hydrogenbilen? Trenger vi den når batteridrevne biler fungerer så bra? Vi ser på fordeler og ulemper med hydrogendrift i ukens episode.

Se mer

Laddar