Alternatívák górcső alatt
Nem szabad elfelejteni a könnyű anyagok terjedését az autóiparban továbbra sem. Ennek a trendnek a fényében, a gyártók folyamatosan kísérleteznek a megfelelő karosszériaötvözetekkel, figyelembe véve az alkotóanyagok viselkedését megmunkálás alatt, beszerzési költségét, ellenállóságát, vagyis biztonságosságát és tartósságát is. Az acél tűnt sokáig a jó választásnak, de a klímaváltozás és az üzemanyagárak emelkedése a könnyebb alumínium-, magnézium és titán-ötvözetek, mint potenciális alternatívák felé irányította a figyelmet.
Más megközelítés szükséges
Nem kell nagy kémiai tudás, hogy belássuk, a három említett anyag merőben eltér egymástól szinte minden téren, ezért más megközelítéseket igényelnek. Autóipari szemszögből, a következő sztenderd aspektusokat kell figyelembe venni az anyagok szelekciója során: megmunkálási költség, környezeti hatás, beszerzési ár, dizájn paraméterek és tartósság. Ezeknek az acél megfelelt; olcsó volt és több forrásból, konzisztensen biztosítható alapanyag. Ennek eredményeként viszont, a kutatás-fejlesztés is szinte kizárólag a nagy szakítószilárdságú acélra koncentrálódott, míg az autóipartól függetlenül fel nem merült a globális felmelegedés kérdése és az olajszármazékok árának elszabadulása, elsősorban 2008 után. Tehát két külső hatás indukált relatíve hirtelen igényt az autógyártók részéről a könnyebb anyagok iránt. A károsanyagkibocsátásra vonatkozó normák miatt kényszerként is felmerült az acél helyettesítése. A K&F így új irányt vett, kutatni kezdték az acél és más anyagok ötvözésének módjait, valamit teljesen új anyagokat is górcső alá vettek. Ez a két irány párhuzamosan érvényesül, ami szükséges a sima átmenethez az anyaghasználatban. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy mind az acél, mind az új anyagok hegesztésének technikáját tovább kell fejleszteni, arra is készülve, hogy az acél nem lesz a közeljövőben még teljesen elhagyható, ha egyáltalán az lesz valaha is.
Titán
A titán hátránya talán a legszembetűnőbb: nagyon drága. Tehát még, ha alkalmazzák is valamilyen alkatrészhez, igyekezni kell elkerülni. Ellenben jó a súly-erősség aránya és ellenáll a korróziónak. A megmunkálása szintén energiaigényes, mivel az oxigén és titán atomokat el kell választani. Összességében a titánt forgó-mozgó alkatrészeknél használják, ahol más anyagok gyorsan leamortizálódnának: motorblokk, vezérműtengely, szelepek, összekötőrudak, fékrendszer, felfüggesztés, kipufogórendszer, illetve versenyautók esetén még nagyobb mennyiségben és több helyen a nagyobb igénybevétel miatt.
Magnézium
A magnézium-ötvözetek ígéretesnek bizonyultak, ami a súlycsökkentést illeti, mivel a sűrűsége még az alumíniumnál is alacsonyabb (1,74g/cm3). Viszont hátrányai is vannak: jelentős galvanikus korrodálódás és alacsony ellenállás magas hőmérsékletű környezetben, amik sajnos ellensúlyozták az előnyt. A gyakorlatban minden anyag fenntartásokkal kezelendő, amik nem bírják a legalább 100 Celsius fokos hőmérsékletet, mivel ez máris szükségessé teszi a különleges előkészítést, ami pluszköltség és idő. Ráadásul az említett hátrányok, főleg a szemcsésedés már 100 fok alatt is jelentkeznek. Ellenben a megmunkáláshoz nagyon magas hőmérséklet szükséges, ami összeségében a magnézium-felhasználását kétszer drágábbá teszi, mint az alumíniumét.
A következő folyamatábra a magnézium-alkatrészek fejlesztési stratégiáját, evolúcióját mutatja. A nehézség és az időszükséglet a külső alkalmazás felé haladva emelkedik.
Alumínium
A könnyű anyagok körében az alumínium a potenciális jelölt az acél helyettesítésére, mert megfelel a karosszériaépítés merevségi (biztonsági) követelményeinek. A használata korábban a motorblokkra, kerekekre és váltóblokkra szorítkozott. Becslések szerint, tisztán a karosszéria felel az autók súlyának 30%-ért, tehát ez az az rész, ahol a legnagyobb lehetőség van a súlycsökkentésre. Egy Japánban végzett kísérlet során, a karosszéria acélját alumíniumra cserélték és változatlan merevség és erősség mellett 140 kg-os súlycsökkentést értek el, ami az autó súlyának 10%-át jelentette. A karosszériát extrudálással és nyújtással formázták meg.
Bizonyos szerkezeti elemek esetén az alumínium porózussága még előnyös is, mint például a frontlemeznél, b oszlopoknál és az ütközés elnyelő dobozoknál (crash box), mivel kisebb terhelésingadozást mutat. Két jellemző módja van az alumínium karosszériák készítésének: térkeretépítés (space-frame konstrukció) extrudált alumíniummal és préselés. A két módszer közül a tömegtermeléshez a préselés a költséghatékonyabb opció.
Üreges alkatrészek hegesztése
Üreges autóalkatrészek készítéséhez a lézeres hegesztést és a hidroformázást javasolják. Ez utóbbi leegyszerűsíti a hagyományos fúrás, pozicionálás és ötvöző, összeillesztő műveleteket. A jelenlegi termelésben, egy köztes, ideiglenesnek aposztrofált fázisként alumínium és acél hibrid struktúrákat alkalmaznak a karosszériaépítéshez. Ez nem feltétlenül ötvözést jelent, bizonyos elemet, mint a motorháztetőt, csomagtartót vagy sárhányókat alumínium-ötvözetből készítik. Így máris elérhető jelentős súlycsökkentés, sőt ezeket az elemeket nem is hegesztéssel, hanem csavarozással illesztik a helyükre. Az, hogy az alumínium hogyan és milyen mértékben veheti át az acél szerepét magában a vázban még további kutatásokat kíván.