Om biler bygges av aluminium (Al) kan utslippene av karbondioksid CO2 senkes kraftig, og elbilenes rekkevidde økes. Det viser en polsk rapport. Chevrolet Corvette (bildet over) har et karosseri av sterk fiberplast mens innsiden er en ramme av høy-fast aluminium, for å gi kollisjonssikkerhet. (Foto: Chevrolet)
Av Stein Bekkevold
Rundt 20 prosent av luftas karbondioksid kommer fra menneskelig aktivitet. Resten kommer fra naturen, særlig fra vulkaner. CO2 er den er den tredje klimagassen målt i oppvarmings-effektivitet, etter vanndamp (skyer) og naturgass, metan. Et godt bidrag til lavere utslipp er senket drivstofforbruk. Men: Personbil-trafikken er liten i det store bildet – men før eller senere må ALT prøves. Da kan lettere biler være et godt svar.
For elektriske biler vil lavere vekt være bra for rekkevidde og el-forbruk. Der elektrisitet fortsatt kommer fra olje, gass og kull vil dette være særlig viktig.
Positiv massespiral
Polens Institutt for Grunnforskning har gjennomført en stor studie som ser på realistiske muligheter for å bygge lettere kjøretøyer, da av nye aluminium-legeringer.
Studien gransket hvordan utformingen av karosseriet bør være for å dra nytte av materialene. Et viktig poeng er hvor viktig lavere vekt er for utformingen av bilen: Jo mindre masse en konstruksjon må bære, desto lettere kan den bygges!
Om karosseriet veier hundre kilo mindre kan også understellet bygges slankere, og dette blir en positiv massespiral.
Nye typer
For å få en vektreduksjon som monner må svært robuste lettmetaller inn i bildet. Av disse er et par nyere legeringer av Al aktuelle. De kommer fra flyindustrien. Der har ingeniørene i snart hundre år søkt stadig bedre varianter.
Særlig på kampfly-siden har utviklingen vært dramatisk, ikke minst fordi metallets kilopris var underordnet kvaliteten. De to nye legeringene (6082-T6 og 7075-T6) gjør det mulig å senke bilvekten med 50 prosent med beholdt styrke.
Aluminium veier stort sett 2,8 kg/dm3 mens stål ligger på 7,8. Det betyr at et mellomstort karosseri fort kan gå ned fra 400 til 200 kg. Og det igjen betyr at understellet kan slankes med minst 50 kg. Men vektminsking er bare halve historien: Hvor gode er de nye metallene til å fange opp kollisjonskrefter; hvor sikker kan du bygge bilen med dem? Dette ble simulert i datamaskinene, basert på Finite Element (FEM) analyse.
For en bilgenerasjon siden bygde Jaguar XJ-serien av fly-aluminium der karosseriet ble klinket og limt akkurat som i fly. (Foto: Jaguar)
Sikker, og lett
To faktorer påvirker evnen til krasj-sikkerhet: Karosseriets evne til å fange opp kreftene, og kupeens evne til å holde seg intakt. Simuleringen viste at i alle registrerte kollisjonstyper, etter statistikk fra prøvesenteret Euro NCAP i Belgia, så vil de testede legeringene tilby minst like god sikkerhet som dagens høy-faste stål type HSS. Samtidig vil bilens masse bli inntil 50 prosent lavere.
Stadig tyngre
Vekten på en mellomstor bil økte fra 800 til 1200 kg fra 1982 til 2002, på grunn av krav til økt kollisjonssikkerhet – og kundenes ønske om stadig mer utstyr. Beregningene viser at for hver vektreduksjon på 100 kg vil vi få 0,35 liter/100 km senket forbruk – med tilsvarende reduserte utslipp av CO2. Så 300 kg lavere vekt vil bety en liter per 100 km, som er den internasjonale målemetoden.
For elbilenes vedkommende vil en slik vektreduksjon kunne øke rekkevidden mellom hver opplading ganske kraftig, 30 prosent er nevnt. For alle biltyper blir akselerasjonen bedre, bremsene blir mindre belastet og slitasjen på bevegelige deler blir redusert.
Like sikker
Sikkerheten beholdes, sammenlignet med et karosseri av høy-fast stål, om de bruker legeringer i Al-serien 5000 og 6000, viser testene. Bilen vil da oppfylle alle krav i den amerikanske Federal Motor Vehicle Safety Standard, som verdens bilprodusenter forholder seg til, for å holde enhetlig standard.
I høyt påkjente soner av karosseriet gransket studien to særegne legeringer, som foruten aluminium også inneholdt kopper, mangan, magnesium, sink, titan, krom og bly (!).
Studien vil med årene kunne føre til kraftig økt bruk av slike legeringer, men forutsetningen er at det må bli vesentlig dyrere å slippe ut karbondioksid. Først da vil produsentene kunne forsvare merkostnaden.
Legert aluminium er vanligvis flere ganger dyrere enn tilsvarende sterkt stål. Dessverre. Det kommer av Al-utvinningen, som krever enorme mengder elektrisitet i smeltingen av råmaterialene.
