Autofabrikanten kiezen voor slimme materiaalmix van staal en aluminium
Staal – dat sowieso materiaal nummer 1 is voor de carrosseriemarkt voor grote volumes – zal zich ook kunnen handhaven in een wereld met voornamelijk elektrisch aangedreven auto’s. Ook premiumfabrikanten zijn zich bewust van de sterke punten van nieuw staal met hoge sterkte. In de zoektocht naar lichtgewicht constructies wordt staal steeds vaker gecombineerd met andere materialen zoals aluminium. Een slimme materiaalmix is het gevolg.
De lichtgewicht carrosserie van de Porsche Taycan: intelligente materiaalmix van staal en aluminium. (foto: Porsche)
De zelfdragende carrosserieconstructie van staal is wereldwijd het meest gebruikte type carrosseriebouw, maar staat sinds enkele jaren onder druk van aluminium. Plaatstalen constructies, gelast uit verschillende staalplaten, worden steeds vaker vervangen door gegoten aluminium onderdelen uit één stuk. De voordelen liggen duidelijk in het proces. Bij spuitgieten kunnen zelfs grote gietstukken met complexe geometrieën efficiënt in grote aantallen worden geproduceerd.
De efficiëntie van lichtgewicht constructies wordt bepaald door het type voertuig. Er zijn veel meer mogelijkheden om lichtgewicht constructiematerialen zoals aluminium en koolstofvezelversterkte kunststoffen, die duurder zijn dan staal, te gebruiken in premium voertuigen dan in auto’s die bestemd zijn voor de volumemarkt. De batterij-aangedreven Porsche Taycan is daar een perfect voorbeeld van. De Taycan bestaat voor ongeveer 37% uit aluminium.
Verschillende materialen combineren
Moderne auto’s zoals de Taycan kenmerken zich door de vele materialen die worden gebruikt in de constructie. De materialen zijn perfect afgestemd op de toepassing van het desbetreffende onderdeel en combineren een maximale sterkte met een optimaal gewicht. Een bijzonder hoogtepunt in de auto van Porsche is een dwarsbalk van mangaan-boronstaal. Dankzij speciale fabricageprocessen heeft het buisvormige onderdeel verschillende doorsneden.
Verder zijn de veerpootbevestiging, de asbevestiging en het achterste zijelement gemaakt met behulp van aluminium spuitgieten. Dit zijn allemaal complexe componenten met integrale functies, wat betekent dat verschillende componenten en/of componentfuncties in één onderdeel zijn gecombineerd. De schokdempersteunen die bijzonder zwaar worden belast, zijn vervaardigd van gesmeed aluminium. Het voorste zijelement combineert een schaalconstructie van plaatstaal met geëxtrudeerde profielen.
De bijna 2 m lange dorpels bestaan uit een geëxtrudeerd profiel met zeven kamers. Met deze zevenkamergeometrie voldoet het aluminium onderdeel aan alle stijfheidseisen voor zijdelingse aanrijdingen en wordt voorkomen dat de carrosserie verdraait. In vergelijking met een stalen dorpel vermindert deze structuur het aantal benodigde onderdelen per zijkant van vijftien tot drie en het gewicht met ongeveer 3,4 kg volgens de fabrikant. Maar ook Porsche kan niet volledig zonder staal. In de Taycan wordt staal gebruikt om extra bescherming te bieden aan passagiers. Het staal komt terug in de A-kolom, B-kolom, het dakframe en de dwarsbalk waar de stoelen op rusten.
In de zoektocht naar steeds lichtere en zuinigere auto’s zal de materiaalkeus en de productiemethode in de toekomst alsmaar belangrijker worden. De toepassing van aluminium en koolstofvezelversterkte kunststoffen zal daardoor langzaam van premium voertuigen doorsijpelen naar betaalbare auto’s die bestemd zijn voor de volumemarkt.
