Od czasu, gdy sto lat temu Henry Ford rozpoczął masową produkcję samochodów, stal była głównym materiałem używanym w przemyśle motoryzacyjnym. Obecnie ten stop metali wypada z łask, ponieważ jest zbyt ciężki. Wszystko przez ekologię i rewolucję elektryczną. Żeby sprostać nowym wyzwaniom auta muszą być lżejsze, w przeciwnym wypadku producenci samochodów nie będą w stanie spełnić nowych standardów zużycia paliwa, ani zbudować samochodów zasilanych akumulatorami dalekiego zasięgu.

Kiedy kilka lat temu Ford Motor zdecydował się zbudować swoją najlepiej sprzedającą się ciężarówkę F-150 głównie z aluminium, producenci stali wpadli w panikę.

To właśnie dlatego w kwietniu ubiegłego roku Nippon Steel otworzył dział badań, którego głównym celem jest opracowanie lżejszej stali. W styczniu firma zaprezentowała pierwsze wyniki tych działań - całkowicie stalową karoserię, która według producenta jest lżejsza o 30 procent, co pozwala jej konkurować z aluminium.

„Istnieje przekonanie, że stal jest materiałem staromodnym, ale to nieprawda” - powiedział Nobuhiro Fujita, szef badań laboratoryjnych Nippon Steel.

Przez lata samochody stawały się coraz cięższe. Głównie za sprawą dodatkowych elementów zapewniających ochronę przed wypadkami. Swoje kilogramy dokładały też różne udogodnienia dla kierowców, jak np. podgrzewane czy sterowane elektrycznie fotele. Rozmiar pojazdów, takich jak najpopularniejsze obecnie pikapy i SUV-y, to kolejny przyczynek do zwiększenia wagi przeciętnego auta, która w ciągu ostatnich dwóch dekad wzrosła o około 400 kg.

Jednak teraz, gdy wprowadzane są coraz bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące emisji spalin, producenci zmuszeni są „odchudzić” nieco swoje konstrukcje. Trend ten jest widoczny nawet w Ameryce Północnej, gdzie cele w zakresie efektywności paliwowej są mniej ambitne niż w Europie i Chinach. Według DuckerFrontier, firmy zajmującej się badaniami rynku, między 2015 a 2025 r. masa własna nowych pojazdów w USA spadnie o około 7 proc., to jest o 270 funtów (około 122 kg).

Z czego zbudowany jest samochód

Z czego zbudowany jest samochód

źródło: Forsal.pl

Presja na zmniejszanie wagi aut będzie rosła w miarę, jak producenci samochodów będą wypuszczać na rynek coraz więcej samochodów elektrycznych. Wtedy ciężka stal zacznie być wypierana przez inne materiały, takie jak aluminium czy włókna węglowe. Według danych Akihito Fujita, nowojorskiego konsultanta z Nomura Research Institute America, do 2025 r. stal będzie stanowić tylko 62 proc. masy przeciętnego nowego pojazdu, podczas gdy w 2015 r. było to 70 proc.

Dla Nippon Steel takie zmiany są sporym problemem. Konkurencja z tańszymi producentami stali z Chin sprawiła, że coraz trudniej zarabiać na sprzedaży produktów na rynek budowlany. Dlatego firma opiera się obecnie na przemyśle samochodowym, gdzie sprzedaje około 30 proc. swojej produkcji, twierdzi Takeshi Irisawa z Tachibana Securities w Tokio. „Nippon Steel nie ma żadnego zamiennika dla samochodów” - powiedział Irisawa.

Aby utrzymać klientów z branży motoryzacyjnej, Nippon Steel stara się wykazać, że stal może być także oszczędna, a jednocześnie supermocna.

Waga karoserii wystawionej w styczniu na targach w Tokio jest mniejsza o 30 proc. Dokonano tego przy użyciu pół tuzina różnych gatunków stali. Najsilniejszy ma wytrzymałość na rozciąganie 2000 megapaskali, co oznacza, że może wytrzymać bez zerwania ciśnienie 290 000 funtów na cal kwadratowy. To kilka razy więcej niż zaawansowana stal powszechnie stosowana w samochodach dzisiaj.

Inżynierowie Nippon Steel znaleźli również sposoby na przeprojektowanie komponentów, aby mogły być wykonane z mniejszej ilości materiału. Na przykład zastosowali kombinację cieńszych paneli nadwozia i prętów wzmacniających, aby zmniejszyć o 20 proc. wagę modułów drzwiowych, bez poświęcania ich wytrzymałości.

Kolejnym celem jest udowodnienie, że stal wysokiej jakości może być użyta do zmniejszenia masy karoserii o połowę. To jednak może wymagać pewnego kompromisu, ponieważ stal może stać się albo mocna albo lekka. Dlatego Nippon Steel poszukuje nowej drogi i eksperymentuje z mieszankami małych ilości tworzyw sztucznych ze stalą.

>>> Czytaj też: Załamanie w europejskim przemyśle stalowym. Oto wykresy, które pokazują dlaczego jest tak źle