Çelik sektörü, alüminyumun büyüyen ‘gigacasting’ tehdidine karşılık veriyor.

Çelik ve alüminyum endüstrileri, bir sonraki tasarım döngüsünde uzun süredir rakip olan elektrikli araç yapılarına hangisinin hakim olacağını belirleyebilecek yeni bir malzeme savaşı yürütüyor. Yeni alüminyum uygulamalarının sıcaklığını hisseden çelik şirketleri, araç gövde yapılarında tercih edilen malzeme olarak saltanatlarını korumak için agresif bir şekilde hareket ediyor. Ayrıca, şu anda alüminyum ekstrüzyonların hakim olduğu elektrikli araç batarya muhafazaları pazarını da fethetmeyi hedefliyorlar. (Bkz. AE Mart 2023 özelliği) Çelik yöneticileri yeni teknolojileri ve her iki cephede de kazanmaya yönelik yaklaşımları konusunda iyimserler.

Çelik devi ArcelorMittal’in Başkan Yardımcısı Brad Davey, “Bugün birçok otomobil üreticisi, özellikle BEV’ler için yüksek basınçlı döküm alüminyumdan bahsediyor” dedi. Novi, Michigan’da düzenlenen son 2024 Çelikte Büyük Tasarımlar (GDIS) konferansındaki açılış konuşmasının ardından SAE Media ile konuşan Davey, dev HPDC alüminyum ‘gigacasting’lerin parçaları birleştirme ve üretimi basitleştirme potansiyelleri nedeniyle kendilerini ‘skateboard’ EV platformlarına borçlu olduklarını kabul etti. Davey’e göre bunun nihai faydası, özellikle elektrikli araç şirketleri için “sermaye gideri montaj hattı tasarrufudur”.

“Büyük bir döküm kullanarak zemin alanını ve montajdaki kaynak robotlarının sayısını azaltabilirseniz, geleneksel süreçlerle karşılaştırıldığında cazip bir çözüm olabilir” dedi.

Tesla’nın Model Y’de öncülüğünü yaptığı gigacastings, bataryalı bir elektrikli aracın tüm alt gövdesini tek bir alüminyum bileşende oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Model Y’de çelik/alüminyum pil kutusuyla birbirine bağlanan ön ve arka olmak üzere iki döküm kullanılıyor. Potansiyel faydalar, özellikle IDRA, LK Group, Buhler ve Yizumi gibi takım tedarikçileri olmak üzere sektör genelinde ilgi uyandırdı. 2023 yılının sonlarında GM, dökümhane kalıp teknolojisinde lider olan Livonia, Michigan merkezli Tooling & Equipment International’ı (TEI) satın aldı. GM mühendisleri TEI’nin uzmanlığını, bu yılın sonlarında piyasaya sürülecek Cadillac Celestiq için büyük alt gövde dökümlerini prototiplemek ve doğrulamak için kullandı.

Tesla’nın sektörde bir ilk olan tek bir alt gövde dökümü kullanarak düşük maliyetli bir Model 2 üretme çabasını azalttığına dair son raporlara rağmen, çelik üreticileri de Çinli OEM’lerin radikal yeni EV mimarilerini yönlendirmeye yardımcı olmak için alüminyum gigacasting kullanmasından endişe duyuyor. S&P Global, Çin’de 12.000 ila 16.000 metrik tonluk devasa HPDC makinelerinin geliştirildiğini bildirdi.

Gigacasting’in dezavantajları
Çelik dünyasının önde gelenleri o kadar da hızlı değil diyor. ArcelorMittal’den Davey gigacasting’in dezavantajlarını vurguladı. “Parça maliyetleri daha yüksek. Parça maliyetlerini üretim tasarruflarıyla dengelemezseniz, daha yüksek maliyetli bir tasarım elde edersiniz ya da maliyet iyileştirmesi yapamazsınız,” dedi. “Verim, yüksek kalıp maliyeti ve kalıp ömrünü uzatmaya çalışmakla ilgili kusurlar ve ayrıca [dökümlerin] çatlamasıyla ilgili birçok sorun var. Ayrıca dökümün çarpışma enerjisini emme özelliklerine dikkat çekti ve OEM’lerin dış gövde stilini geleneksel yapılarda olduğu gibi hızlı ve verimli bir şekilde yenileme/değiştirme becerisini sorguladı.

Davey, “Tipik olarak geçmişte alüminyum çözümler daha düşük ağırlıktaydı, ancak bunlar optimum çelik çözümle karşılaştırılmadı” dedi. Büyük basınçlı döküm parçalarda kalıp akışını optimize etmek, çoğu durumda daha fazla duvar kalınlığı ve genel olarak daha büyük/ağır dökümler gerektirmiştir. Ayrıca büyük döküm parçaların trafik kazalarından sonra tamirinin zor olduğunu ve bunun da daha yüksek otomobil sigortası maliyetlerine yol açtığını iddia etti.

Davey, bazı otomobil üreticilerinin büyük ve pahalı kalıp dökümlerin zarar görmesini önlemek için araçlarındaki yük yollarını yeniden tasarlama ihtiyacını tartıştıklarını bildirdiğinde GDIS izleyicilerinin kıkırdamalarına neden oldu. “BEV’lerde yolcuları ve bataryaları güvende tutmakta yeterince zorlanmıyorsanız, şimdi kalıp dökümleri de korumak zorundasınız” diye espri yaptı.

Çeliğin çok parçalı çözümleri
Davey ve diğer çelik yöneticilerinin alüminyumun saldırısını savuşturacağına inandıkları “en uygun çelik çözümleri”, çeliğin plastik gövde paneli meydan okumasına karşı mücadele ettiği 1980’lerde sektörün inovasyon ve Ar-Ge uyanışına dayanıyor. Yeni üretim süreçleri, ortak tasarım hizmetleri ve maliyet avantajlarıyla birlikte yeni hafif ve güçlü yüksek mukavemetli, gelişmiş yüksek mukavemetli ve yüksek mukavemetli düşük alaşımlı ürünler, alüminyum yoğun gövdelerin ilerlemesini durdurdu.

2012’de Ford’un F-Serisi’ni hafif metale kaptırdıktan sonra bile çelik bugün hala ortalama bir aracın kütlesinin %50’sinden fazlasını oluşturuyor. GDIS’te Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü CEO’su Kevin Dempsey, modern çelik alaşımlarının %75’inin son 20 yılda geliştirildiğini ve günümüzde 3.500’den fazla çelik sınıfının mevcut olduğunu belirtti.

Araç OEM’leriyle “tasarım masasına oturan” çelik üreticisi mühendisler, bu portföyü, özel kaynaklı boşluklar, yeni üretim teknikleri ve Davey’in “çok parçalı çözümler” olarak adlandırdığı şeylerle birlikte elektrikli araç gövde yapılarındaki çelik uygulamalarını genişletmek, batarya muhafazaları işini fethetmek ve genel olarak elektrikli araç maliyet yapısını iyileştirmek için kullanıyor.

Davey, çelik endüstrisi analizlerinin, yüksek mukavemetli çelik kullanımının en yüksek olduğu ilk 10 araçtan dokuzunun elektrikli araçlar olduğunu ortaya koyduğunu söyledi. Lazer kaynaklı, presle sertleştirilmiş çeliklerin benimsenme oranının elektrikli araçlarda hibrit ve İYM araçlara göre %50 daha yüksek olduğunu da sözlerine ekledi.

“Batarya kutularını geri kazanıyoruz” dedi. “Neredeyse her otomobil üreticisi akü yapılarında çeliğin nasıl kullanılacağı konusunda bizimle ve diğerleriyle görüşüyor. Kuzey Amerikalı bir OEM bize batarya kutuları için geleceklerinin %100 çelik ya da yüksek oranda çelik yoğun olduğunu söyledi.”

Davey, GDIS’teki sektör meslektaşlarının sözlerini tekrarlayarak, “Rekabeti getirin” dedi. “Rekabet hepimiz için iyidir.” Açılış konuşması bir uyarı ile sona erdi: “Çin bu çelik çözümlerini Batı dünyasının yaklaşık iki katı hızla benimsiyor.”

 

KAYNAK: https://www.sae.org/news/2024/06/steelgigacasting