FSV

(1)

FSV - Future Steel Vehicle e a Nova

Geração de Aços AHSS - Advanced High

Strength Steel na Construção Automotiva.

-

Future Steel Vehicle e a Nova

Gera

ç

ão de A

ç

os AHSS

-

Advanced High

Strength Steel na Constru

ç

ão Automotiva.

XXXIV SEMINÁRIO INTERNO DE LAMINAÇÃO

25 a 27 de Abril de 2011

Ed Juarez Mendes Taiss

Gerente de Produtos e Soluções Superintendência de Marketing

(2)

2

Programa ULSAB

–

World Auto Steel

Agenda

Projeto FSV

–

Por Que ?

Projeto FSV

–

Primeiros Resultados

Linhas de Desenvolvimento de Produtos

Considera

ç

ões Finais

A

(3)

Programa ULSAB

–

World Auto Steel

Principais Resultados

(4)

World Auto Steel

–

Membros Ativos

è Representam praticamente o abastecimento do Setor Automotivo Mundial;

è Inclui os 10 principais Grupos Mundiais, lideres em escala de produção;

è Lideres em tecnologia de processos e produtos;

è Detentores do “Know How”;

è Lideram Investimentos e alianças estratégicas;

è O portfólio proposto de aços AHSS tem no mínimo 2-3 fornecedores em escala

industrial;

è Formadores de opinião junto às montadoras e autopeças;

è Promovem, dão suporte técnico, desenvolvendo o uso de novos aços;

è Dão importância estratégica na participação no Comitê World Auto Steel.

17 empresas de 12 Pa

í

ses

4

Anshan Iron and Steel Group Corporation - China

Arcelor Mittal - Luxembourg

Baoshan Iron & Steel Co. Ltd. - China China Steel Corporation - China

Hyundai-Steel Company - South Korea

JFE Steel Corporation - Japan

Kobe Steel, Ltd. - Japan

Nippon Steel Corporation - Japan

Nucor Corporation - USA

POSCO - South Korea

SeverStal - Russia/USA

Sumitomo Metal Industries, Ltd. - Japan

Tata Steel & Corus - India, UK, Netherlands

ThyssenKrupp Stahl AG - Germany

USIMINAS

-

Brasil

United States Steel Corporation - USA

Voestalpine Stahl GmbH - Austria

Key Messages

(5)

 Os Aços AHSS apresentam um crescimento rápido e já apresentam um papel

de destaque nos modelos recém lançados, bem como nos modelos em projeto.

 A necessidade de redução de peso, emissões e consumo de combústivel com

aumento de segurança tem passado por um profunda avaliação de materiais e os Aços AHSS tem se destacado.

 Frente aos novos desafios, as Indústrias Siderúrgicas se mostram enganjadas

em proporcionar uma influencia decisiva junto aos projetistas das montadoras na escolha do Aço como um material estratégico na Construção Automotiva.

 Este engajamento é evidencia do com os trabalhos realizados desde o

encerramento do Projeto ULSAB-AVC , reforçado agora pelo Programa FSV – Future Steel Vehicle.

Need to Engage Customers in Steel Vision

1994 ULSA B Desig n 1997 1998 ULSA C Desig n 1999 ULSA S 2000 ₂₀₀₁ ₂₀₀₂ ULSA B-AV C 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 ULSA B Dem o Hd wr ULSA C Dem o Hd wr

Programa ULSAB e o Comitê World Auto Steel

GHG Study GHG Study  = 50°  = 65° 40 13,4 825 km/h kg J v m Ekin = = = 150 15 6 g ° mm aTibia Knie Knie = = = Beinprüfkörper km/h kg J v m Ekin < < < 40 17 1000 4 220kNNm F MB = = J Ekin< 700 5 300 kN Nm F MB = = EEVC WG10 EEVC WG17 Oberschenkel-prüfkörper v m Ekin = = = 40 2,5 154 km/h kg J 1000 HIC= Kinderkopf-prüfkörper 40 4,8 295 km/h kg J v m Ekin = = = 1000 HIC= Erwachsenenkopf-prüfkörper km/hkgJ vmEkin<<<40171000 4220kNNm FMB== J Ekin<700 EEVCWG10 EEVC Oberschenkel-prüfkörper vmEkin===402,5154km/hkgJ 1000 HIC= Kinderkopf-prüfkörper km/hkgJvmEkin<<<40171000 4220kNNm FMB== JEkin <700 EEVCWG10 EEVC Oberschenkel-prüfkörper vmEkin===402,5154 1000HIC= Kinderkop prüfkörpe  c  a Super Hood

Super Hood BMW5BMW5--Front EndFront End

 High Strain Rate Testing

 Weight Elasticity of Fuel Economy  AHSS - Application Guidelines

 NVH (Noise, Vibration & Harshness) Project FSVFSV

(6)

Projeto ULSAB- AVC – Aços AHSS

Projeto ULSAB

-

AVC

–

A

ç

os AHSS

o

Redução de Peso > 25%

o

100% de Aços HSS ( > 80% AHSS)

(7)

Aços AHSS - TRIP x DP & HSLA

A

ç

os AHSS

-

TRIP x DP & HSLA

Comparativo entre A

ç

os HSLA, Dual Phase e TRIP de

mesma Classe de Resistência

O A

O Açços AHSS apresentam...os AHSS apresentam...

p

Maior alongamento total e Baixa Relação Elástica sugerindo maior capacidade de conformação

p

Maior capacidade de absorção de energia ao impacto

(8)

Comparativo entre A

Comparativo entre Açços HSLA, Dual Phase e TRIP de mesma Classe de de os HSLA, Dual Phase e TRIP de mesma Classe de de Resistência

Resistência -- Efeitos Work Hardening (WH) & Bake Hardening (BH)Efeitos Work Hardening (WH) & Bake Hardening (BH)

Aços AHSS - Work Hardening & Bake Hardening

A

ç

os AHSS

-

Work Hardening & Bake Hardening

A

Açços HSLAos HSLA

ò

ò Pequeno Efeito WHPequeno Efeito WH

ò

ò Inexistência do Efeito BHInexistência do Efeito BH

A

Açços DPos DP

ò

ò Efeito BH SignificativoEfeito BH Significativo

ò

ò Maior Efeito WH Maior Efeito WH

A

Açços TRIP os TRIP

ò

ò Maior Efeito BHMaior Efeito BH

ò

(9)

9

FSV

–

Future Steel Vehicle

Por Que o Desenvolvimento do FSV ?

(10)

Source: FSV Phase 1 Report

280 CO

280 CO₂₂equivalent g/Km converted to NEDC test cycleequivalent g/Km converted to NEDC test cycle

260 260 240 240 220 220 200 200 180 180 140 140 120 120 160 160 100 100 2002 2002 20042004 20062006 20082008 20102010 20122012 20142014 20162016 20182018 20202020 California United States Canada Australia Europe Japan China

Regulamentações sobre Emissões

Ações Globais sobre Economia de Combustível

Regulamenta

ç

ões sobre Emissões

A

ç

ões Globais sobre Economia de Combust

í

vel

(11)

EU Multi Materials SLC(Super Light Car)

EU Multi Materials SLC(

Super Light Car)

(12)

Regulation

Roof Crush Rollover (FMVSS 216) Roof Crush/Rollover (IIHS)

Electronic Stability Control (ESC) Pole Impact

Front Impact Bumper Impact

Ped-Pro (Pedestrian Protection)

Os Requisitos de Segurança devem ser revistos e Novos

Introduzidos

Requisitos Futuros sobre Segurança Veicular

Requisitos Futuros sobre Seguran

ç

a Veicular

(13)

ò Bumper Beam

ò Door Outer _{Auto Part Needs:}

ò Evaluating: Dent Resistance

ò Surface to Outer Panels: Roughness control

ò Good Formability at Conventional Press

ò Steel characteristic: High YP after stamping – Bake Hardening Effect

Thickness Steel DDQ/IF Zste 220P BH 180 BH 220 DP 450 0,80 mm 0,73 mm 0,71 mm 0,68 mm 0,63 % 8,8 11,3 15,0 21,3 Auto Part Needs:

ò Evaluating: Crash

ò Impact absorption at Low velocity (6 Km/h) without deformation

ò Crash management – Crash Test and vehicular safety EURO.

ò Steel characteristic: High YP after stamping Thickness Steel Zste 260P DP 450/500 DP 600 DP 800 2,50 mm 2,10 mm 1,90 mm 1,70 mm % 16,0 24,0 32,0

Potencial de Redução de Peso

Potencial de Redu

ç

ão de Peso

Estudos Engenharia Simultânea e Co

Estudos Engenharia Simultânea e Co--Design tem Design tem verificado o potencial de redu

verificado o potencial de reduçção de peso com a ão de peso com a aplica

(14)

Potencial de Redução de Volume

Aumento do Espaço Interno

Potencial de Redu

ç

ão de Volume

Aumento do Espa

ç

o Interno

o

Redução de massa de até 40% com a utilização do Alumínio em relação ao aços convencionais,

o

Aumento de 40% no espaço (aumento de volume).

o

Para os aços AHSS ocorre uma redução de até 25%, com uma redução do espaço

requerido de 60%.

World Auto Steel, investigou a redução de massa...

o

O problema é compatibilizar a redução de peso com espaço(volume), fundamental no design estrutural, principalmente em carros compactos

o

Um exemplo é o aumento de volume (espessura) de 75% no B-Pillar do no conceito SLC(Super Light Car)

(15)

FSV

(16)

FSV

–

Fases de Desenvolvimento

T1 T6 T5 T4 T3 T2 Linear-Static Topology Optimisation Gauge Optimisation Final Design Confirmation Phase1 Technology Assessment Packaging Non-Linear Dynamic Topology Optimisation Sub-System Topography Detail Design Styling & aerodynamic Design Confirmation Phase 2 Report

(17)

17

Projeto FSV – Phase 2

Projeto FSV

–

Phase 2

Significativa Redu

ç

ão de Peso em Propulsões Alternativas

(18)

Hot Forming

Dual Phase

Bake Hardening

FSV – Future Steel Vehicle

Materiais

FSV

–

Future Steel Vehicle

Materiais

(19)

Multi-Gage

Parts

FSV – Future Steel Vehicle

Materiais Thickness

FSV

–

Future Steel Vehicle

Materiais Thickness

0.5mm Thick Panels

0.6mm Thick Panels 0.8mm Thick Panels

(20)

20

AHSS

-

Advanced High

-

Strength Steel

Tendências de Aplica

(21)

21

Utilização de AHSS

Situação Atual - Europa

Utiliza

ç

ão de AHSS

Situa

(22)

22

Utilização de AHSS

Lotus Engeneering Design - Evolução

Utiliza

ç

ão de AHSS

Lotus Engeneering Design

-

Evolu

ç

ão

Lotus Engineering Design – Toyota “Body in White” Venza - Crossover Utility Car Substituição intensiva de aços comuns por AHSS promoveu:

 Redução de Peso de 16%  Redução de custo de 2%.

 Utilização de 89% de Aços de Alta Resistência (HS), 5% de Aços Comuns(Mild Steel) , 2% de Magnésio e 4% de outros materiais.

 Registra-se o uso intensivo de Aços Dual Phase seguindo os princípios desenvolvidos no Projeto ULSAB-AVC.

(23)

23

Utilização de AHSS

Brasil

Utiliza

ç

ão de AHSS

Brasil

(24)

24

AHSS

-

Advanced High

-

Strength Steel

Tendências no Brasil

(25)

25

Painéis Externos

Perspectivas no Brasil

Pain

é

is Externos

Perspectivas no Brasil

ò

OEM´OEM´s no Brasil tem utilizado em Painés no Brasil tem utilizado em Painéis Externos Ais Externos Aços ços Bake Hardening Grau 180 BH e para painel lateral A

Bake Hardening Grau 180 BH e para painel lateral Açços IF.os IF.

ò

Tem aumentado o uso de ATem aumentado o uso de Aços BH 210/220 e IFços BH 210/220 e IF––HSS.HSS.

ò

A utilizaçA utilização Dual Phase e BH160(painel lateral) encontramão Dual Phase e BH160(painel lateral) encontram- -se em estudos preliminares . se em estudos preliminares . Painel Utilização Atualmente Perspectivas

Porta

IF160/270 IF160/270 IF IF--HSS180/340HSS180/340 BH180/300 BH180/300 IF IF--P220/340 P220/340 BH220/340 BH220/340 DP260/450(Under Study) DP260/450(Under Study)

Teto

Porta Malas

Para Lamas

Cofre

IF160/270 IF160/270 IF IF--HSS180/340HSS180/340 BH180/300, BH180/300, IF IF--P220/340 P220/340 BH220/340 BH220/340

Painel Lateral

IF140/270_IF120/260IF140/270_IF120/260

IF120/260, IF120/260, IF IF--HSS180/340HSS180/340 BH160/320(Under Study) BH160/320(Under Study)

(26)

26

ò

AçAços IF e IFos IF e IF--HSS ainda são a principal escolha HSS ainda são a principal escolha para pain

para painééis internos no Brasil.is internos no Brasil.

ò

Cresce a utilizaçCresce a utilização de tecnologias de ão de tecnologias de Processos:

Processos:



Tailored Blanks (Caixa de Roda, Assoalho Tailored Blanks (Caixa de Roda, Assoalho e Porta) reduzindo custo e peso.

e Porta) reduzindo custo e peso.



AçAços Sandwich (Carter e Painel Dash) na os Sandwich (Carter e Painel Dash) na redu

reduçção do não do nível de ruível de ruíído e vibrado e vibraçção.ão.

Painel Utilização

Atualmente Perspectivas

Assoalho

IF160/270_{HS 220P}IF160/270_{HS 220P} IFIF––HSS 180/340HSS 180/340

Caixa de Roda

Painel Dash

Porta Interna

IF140/270 IF140/270 IFIF––HSS 180/340HSS 180/340

Carter

IF140/270IF140/270 IF120/260(Super IF)IF120/260(Super IF)

Painéis Internos

Perspectivas no Brasil

Pain

é

is Internos

Perspectivas no Brasil

(27)

ò

Partes Estruturais e de SegurançPartes Estruturais e de Seguranças estão mudando as estão mudando rapidamente de A

rapidamente de Açços HSLA para Aos HSLA para Açços Dual Phase e os Dual Phase e A

Açços ao Boro (Hot os ao Boro (Hot -- Stamping).Stamping).

ò

CP e TRIP estão sendo previstos em alguns designs .CP e TRIP estão sendo previstos em alguns designs .

27

Painéis Estruturais e de Segurança

Perspectivas no Brasil

Pain

é

is Estruturais e de Seguran

ç

a

Perspectivas no Brasil

Painél Utilização Atualmente Perspectivas Longarinas Longarinas Logitudinais Logitudinais HSS290/440, HSLA260/350, HSS290/440, HSLA260/350, HSLA340/410, HSLA420/470 HSLA340/410, HSLA420/470 DP340/600DP450/780DP340/600DP450/780 Soleiras

Soleiras P260/380, P300/420, HSS290/440, _{HSLA260/350, HSLA340/410}P260/380, P300/420, HSS290/440, _{HSLA260/350, HSLA340/410}

DP340/600, DP450/780,

Hot

Hot--stamping boronstamping boron--alloyed alloyed (22MnB5)

(22MnB5)

Pilares

Pilares HSS290/440, HSLA260/350, _HSLA340/410HSS290/440, HSLA260/350, _HSLA340/410

DP260/450, DP340/600,

DP450/780, CP600/780,

Hot

Hot--stamping boronstamping boron--alloyed alloyed (22MnB5) (22MnB5) Longarinas Longarinas Transversais Transversais P260/380, P300/420, HSS290/440, P260/380, P300/420, HSS290/440, HSLA260/350, HSLA340/410 HSLA260/350, HSLA340/410 DP260/450, DP340/600, DP260/450, DP340/600, DP450/780, Hot

DP450/780, Hot--stamping boronstamping boron- -alloyed (22MnB5) alloyed (22MnB5) P Páárara--Choque Choque HSLA420/470, HSLA420/590, HSLA420/470, HSLA420/590, DP340/600, Hot

DP340/600, Hot--stamping boronstamping boron- -alloyed (22MnB5) alloyed (22MnB5) DP450/780 DP450/780 CP600/780 CP600/780 Barra de Seguran Barra de Segurançça a - -Porta Porta HSLA420/470, HSLA420/590, HSLA420/470, HSLA420/590, DP340/600, Hot

DP340/600, Hot--stamping boronstamping boron- -alloyed (22MnB5) alloyed (22MnB5) DP450/780 DP450/780 CP600/78 CP600/78

(28)

28

Aplicação Típica de Aços AHSS no Brasil

Aplica

ç

ão T

í

pica de A

ç

os AHSS no Brasil

Body

-in

-

in-

-White Design de Novos Modelos lan

White Design de Novos Modelos lanç

çados no Brasil com

ados no Brasil com

uso intensivo de AHSS: A

uso intensivo de AHSS: Aç

ços Dual Phase e TRIP e FB.

os Dual Phase e TRIP e FB.

Part Mass – Kg Thickness Steel Grade Coating Front Rail 0,370 1,80 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Cross member Rear 1,686 1,50 TRIP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 Cross member - Front End 3,336 1,50 TRIP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Panel Inner RH 2,195 1,50 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Panel Inner LH 2,195 1,50 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Bumper Reinforcement RH 0,654 2,20 FB 590 HDG-GI 7.5 / 7.5 Bumper Reinforcement LH 0,654 2,20 FB 590 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Front Rail - RH 1,560 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Side Front Rail - LH 1,560 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 B Pillar Reinforcement - RH 0,922 1,80 DP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 B Pillar Reinforcement - LH 0,922 1,80 DP 800 HDG-GI 7.5 / 7.5 Door Reinforcement - RH 0,518 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Door Reinforcement - LH 0,518 1,20 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5 Cross Member Side to Side 2,850 1,50 DP 600 HDG-GI 7.5 / 7.5

(29)

29

ò

Atualmente maioria dos designs tem mantido Atualmente maioria dos designs tem mantido A

Açços HSLA < TS 550 MPa.os HSLA < TS 550 MPa.

ò

Para chassis ocorre um forte movimento para Para chassis ocorre um forte movimento para a

aços HSLA> TS 550 MPa objetivando reduços HSLA> TS 550 MPa objetivando reduçção de ão de peso.

peso.

ò

Para Rodas APara Rodas Aços Dual Phase Grau 800 MPa ços Dual Phase Grau 800 MPa estão sendo previstos em alguns projetos. estão sendo previstos em alguns projetos.

2.1 mm 2.1 mm DP 500/800 DP 500/800 Panel Utilização Atualmente Perspectivas

Suspensão(Chassis)

DS190/300 DS190/300 HSLA350/415 HSLA350/415 HSLA380/460 HSLA380/460 HSLA500/560 HSLA500/560 HSLA 600/750 HSLA 600/750 HSLA 650/800 HSLA 650/800

Rodas

SS210/360 SS210/360 HSLA350/450 HSLA350/450 FB 460/550 FB 460/550 DP320/550 DP320/550 HSLA 600/780(800) HSLA 600/780(800) DP 500/800 DP 500/800

Suspensão e Rodas

Perspectivas no Brasil

Suspensão e Rodas

Perspectivas no Brasil

(30)

30

Linhas de Desenvolvimento de A

ç

os

para a Constru

(31)

Re-Inventing Automotive Steel

Tendências de Utiliza

_{Tendências de Utiliza}

_{Tendências de Utilização de Materiais}

ç

ão de Materiais

Al

TWIP

L-IP

M M--TRIPTRIP

Martensite based TRIP

SB

SB ––TRIPTRIP

Super Bainite TRIP

DP

DP ––High SiHigh Si

Trip Concept

(32)

FSV Steel Portfolio

Aços propostos no Projeto ULSAB-AVC

Mild 140/270 DP 350/600 BH 210/340 BH 260/370 SF 570/640 DP 700/1000 IF 260/410 MS 950/1200 IF 300/420 DP300/500 DP 500/800 HSLA 350/450 TRIP 450/800 MS 1250/1500 HSLA 490/600

Aços adicionados no Projeto FSV

Mild 140/270 DP 350/600 TRIP 600/980 BH 210/340 TRIP 350/600 TWIP 500/980 BH 260/370 SF 570/640 DP 700/1000 BH 280/400 HSLA 550/650 CP 800/1000 IF 260/410 TRIP 400/700 MS 950/1200 IF 300/420 SF 600/780 CP 1000/1200 DP300/500 CP 500/800 DP 1150/1270 FB 330/450 DP 500/800 MS 1150/1400 HSLA 350/450 TRIP 450/800 CP 1050/1470 HSLA 420/500 CP 600/900 HF 1050/1500 FB 450/600 CP 750/900 MS 1250/1500 HSLA 490/600

Portfólio de Aços

ULSAB-AVC x FSV x Usiminas

Portf

ó

lio de A

ç

os

ULSAB

(33)

33

Considerações Finais

Considera

ç

ões Finais

A Arquitetura do Automóvel mudará radicalmente nos próximos anos e a Indústria do Aço está determinada a manter-se como principal opção na construção Automotiva....

_n

_Lighter

n

Stronger

n

Safe

n

Fewer GHG Emissions

n

Affordable

n

Sustainable

Muito Obrigado pela Atenção ed.taiss@usiminas.com

Muito Obrigado pela Aten Muito Obrigado pela Atenççãoão

ed.taiss@usiminas.com ed.taiss@usiminas.com