La strategia lightweight di Audi The Audi lightweight strategy

Relazioni tecniche Technical papers
G. Branner, P. Wanke - Audi AG, Technology Development Casting Technologies, Ingolstadt, Germania
La strategia lightweight di Audi
The Audi lightweight strategy
Il ruolo della pressocolata secondo il costruttore tedesco
Il dibattito sul cambiamento climatico
‘Incantiamo i clienti in tutto il mondo’
The debate on climate change, the future
e sulla futura disponibilità di combu-
è il cuore della recente campagna
availability of fossil fuels and social meg-
stibili fossili, nonché le grandi ten-
aziendale del marchio Audi, che nel
denze sociali come ad esempio l’au-
2010 ha incrementato le esportazioni
mento dell’urbanizzazione, portano
dei suoi veicoli in più di 80 merca-
nuovi spunti di interesse e nuove esi-
ti, raggiungendo la cifra record di
on a more future-proof footing in the 2010
genze da parte dei clienti dei produt-
1.092.411 veicoli venduti (fig. 2).
fiscal year through Strategy 2020 (Fig. 1)
atrends such as increasing urbanization
are presenting new issues of interest to
customers. In the light of these changes,
the Audi Group placed its core brand Audi
[1]. With its vision of “Audi: the number one
tori di autoveicoli. Alla luce di questi
premium brand,” it has set itself the goal
mutamenti, il gruppo Audi ha deciso
Strategia lightweight di Audi
di mettersi in una posizione ‘a prova
Responsabilità e sostenibilità
di futuro’, attraverso quella che è sta-
La responsabilità di un produttore
ta chiamata la Strategia 2020 (fig. 1)
d’automobili d’eccellenza per quanto
[1]. Il gruppo si è posto l’obiettivo di
riguarda la protezione ambientale
Audi Group therefore regards it as a self-
assumere un ruolo leader nella fascia
richiede attività multidimensionali,
evident aspect of corporate responsibility
dei premium brand in tutto il mondo
per questo al giorno d’oggi non basta
that it takes account of the issues of ecology
considerando, nel definire la direzio-
più focalizzarsi esclusivamente sul
ne strategica della propria attività,
prodotto. Il punto di vista deve in-
le questioni ecologiche e la consape-
fatti allargarsi anche alla produzione
volezza sociale, aspetti fondamentali
ed all’intero ciclo di vita del prodot-
company’s drive to become the number
della propria responsabilità azien-
to. La figura 3 mostra l’attenzione
one in the premium segment. This means
dale. La dichiarazione della mission
dell’azienda alla sostenibilità tenendo
in practice that the Audi brand offers its
of taking on the lead role in the premium
in considerazione le materie
prime, la produzione, l’utilizzo
Audi strategy 2020
e il riciclaggio delle varie aree
Vision
Audi: the number one premium brand
… via expertise, passion and agility
Mission
Goals
1
Superior financial
strength
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
We enthuse
customers worldwide
Continuous growth
… via innovative and
emotional products
Image leader
Most attractive
employer
2020 focus on lasting corporate success,
underpinned by sustainable actions. The
and social responsibility when defining the
strategic direction of its core business. The
mission statement “We delight customers worldwide” is at the very core of the
customers emotional, technologically advanced products that are particularly noted
for their sophistication and reliability. The
brand with the four rings furthermore in-
[2]. Nell’ambito di queste con-
tends to delight its customers with the best
siderazioni, l’energia e le ma-
brand experience available – hard evidence
terie prime dedicate, così co-
of the Audi brand values “sophisticated”,
me il risultato dei conseguenti
… via the best brand
experience
segment worldwide. The goals of Strategy
valori, le emissioni ed i rifiuti,
vengono ad assumere un ruo-
“progressive” and “sporty” is provided at
every point of contact with the customer.
At the core of the company is the Audi
brand, whose vehicles delight customers
lo significativo. I metodi pro-
with their outstanding, modern design,
duttivi perseguono l’obiettivo
technological innovations and high build
di consumare il minimo quan-
quality. Thanks to generally rising demand
Die Casting & Foundry Techniques 1 - 2012
83
Relazioni tecniche
Technical papers
as well as its attractive product range, the
percentuale di automobili rot-
Audi brand increased its vehicle deliveries
tamate che verranno riciclate
in over 80 markets in fiscal 2010, achiev-
aumenterà ulteriormente entro
Audi brand values
ing the record tally of 1,092,411 vehicles
il 2015. Audi è fornita inoltre di
sold (Fig. 2).
un ciclo chiuso per l’approvviSportive
Audi lightweight strategy
gionamento idrico ed ha come
obiettivo il raggiungimento di
Responsibility and Sustainability
A premium car manufacturer’s respon-
una produzione senza scarichi.
Progressive
sibility with regard to the environmental
Il gruppo è a buon punto per il
protection and sustainability requires multidimensional activities. For this reason it not
raggiungimento di questo tra-
High Quality
guardo, già raggiunto al 95%
satisfactory any longer to focus exclusively
negli stabilimenti di Ingolstadt
on the product nowadays. In fact the point of
2
view has to be extended on the production
[1].
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
and the whole product life cycle. Figure 3
titativo di materie prime o, meglio
demonstrates the company’s concentra-
ancora, di riutilizzare le risorse già
tion on sustainability accounting for the
Approccio integrato per la progetta-
applicate nella maggior misura pos-
zione lightweight
sibile. Pertanto, i reparti di progetta-
Fondamentalmente ciò che è neces-
zione body-in-white, i reparti di ver-
sario è porre il massimo impegno nei
ant values, emissions and trashes take a sig-
niciatura e di assemblaggio vetture
metodi produttivi per ottenere rispar-
nificant role within the considerations. The
sono stati dotati di numerose inno-
mi nel corso della vita del veicolo,
production methods at Audi traditionally
vazioni. Tecnologie produttive ad alta
pursue the goal to consume the minimum
ad esempio per quanto riguarda il
efficienza permettono il continuo mi-
amount of commodities or rather to reuse
consumo di carburante o l’emissione
glioramento del livello di utilizzo delle
dei gas serra [2]. Questo ulteriore
lamiere metalliche per lo scheletro
impegno si riferisce alla realizzazio-
areas commodity, manufacturing, usage
and recycling [2]. The dedicated energy and
commodities as well as the output of accord-
the applied commodities as much as possible. Therefore, numerous innovations for
the facilities body-in-white, paint shop and
del telaio dell’automobile. In
the car assembly have been afforded.Highly
questo modo, lo scarto viene
efficient manufacturing technologies allow
ridotto in maniera significativa
for a continuous increase in the utilization
e può venir quindi minimizzato
Input: Energy, Commodity
degree of sheet metal for the car body shell.
anche il quantitativo di energia
Commodity
Thus, the trash is significantly reduced and
the energy amount dedicated for remelting
sheet metal cuts can be minimized. Besides,
dedicata alla rifusione dei tagli
metalli è completamente chiu-
With the help of modern cleaning facilities,
so [1]. Con l’ausilio dei mo-
water-soluble paints and new sealing tech-
derni impianti per la pulizia,
niques, solvent emissions have been cut by
delle vernici idrosolubili e delle
of materials, e.g. in the assembly lines, are
supplied in reusable packaging. In addition,
Recycling
Manufacturing
del metallo. Inoltre, il ciclo dei
the metals cycle is completely closed [1].
two thirds in the last 10 years. The majority
Energy balance during a car lifecycle
nuove tecniche di sigillatura,
Usage
Output: Commodity, Emissions, Trash
4
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
le emissioni dovute ai solventi
95 percent of waste is now recycled. The
sono state ridotte di due terzi
proportion of scrapped cars that is recycled
negli ultimi 10 anni. La mag-
is to be increased further by the year 2015.
gior parte dei materiali, ad esem-
In addition, Audi has a closed cycle for its
ne di moderne soluzioni costruttive
pio nelle linee di assemblaggio, sono
leggere, con un mix intelligente dei
forniti in imballaggi riutilizzabili. Si
materiali. Ad esempio per realizzare
aggiunga anche che il 95% dei rifiuti
sofisticati componenti integrati per il
viene oggi riciclato. Si prevede che la
body-in-white si utilizzano tecnolo-
water supply. The company’s goal is for
effluent-free production. Audi is well on its
way to reaching this, e.g. it has already
achieved 95 % in Ingolstadt [1].
84
1 - 2012 Pressocolata & Tecniche Fusorie
Relazioni tecniche
nologie di giunzione innovative
Integrated approach for lightweight design
(come ad esempio la rivetta-
Fundamentally it is necessary to put a
tura a pressione o la saldatura
Advanced weight evolution of vehicles
a laser) [3]. Allo stesso tempo
Audi si concentra su un consiInitiation
by means of body and
powertrain downsizing
Secondary effects
e. g. compact brakes,
gasoline systems
Lightweight design in
numerous divisions
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
gie di colata energy extensive. Materiali studiati su misura sono tanto
importanti quanto adeguate tecnologie di giunzione [3]. Per quanto
riguarda il maggior quantitativo di
energia impiegato durante la fase
produttiva ed i gas serra prodotti,
il punto di pareggio viene raggiunto dopo un
preciso chilometraggio,
grazie al risparmio di peso che si ottiene sul veicolo. Con una riduzione
del peso della vettura di 100 kg si
ottiene un risparmio sul consumo di
carburante di 0,3-0,5 l ogni 100 Km
e di 8-11 g di gas serra al kmo [2].
In passato, i componenti aggiuntivi necessari per la sicurezza ed
or emission of greenhouse gases [2]. This
of modern lightweight architectures with
conseguente risparmio di peso
an intelligent material mix. For instance
permette l’utilizzo di sistemi
energy extensive casting technologies are
utilized to realize functionally integrated
sophisticated components for the body-inwhite. Tailored materials are as important
as adequate joining technologies [3]. In
del peso in quasi tutti i settori
terms of a higher amount of energy and
del veicolo. Si ottengono così
greenhouse gases during production the
vetture con maggiori presta-
break even is achieved after a defined mile-
zioni, sportive ma anche economiche. Vediamo ora gli ultimi sviluppi
nel settore della progettazione delle
age because of the realizable lower vehicle
weight. Beneath a significant performance
increase a weight reduction of 100 kg accounts for savings in fuel consumption of
carrozzerie auto con un occhio di ri-
0.3-0,5 l per 100 kilometers respectively
guardo alla pressocolata (HPDC).
8-11 g of greenhouse gases per kilometer
[2]. In the past, the rule was that additional
Soluzioni costruttive per carrozzerie
Nel settore del body-in-white, Audi
segue la strategia di gestire il cliente
functionalities and components for vehicle
safety, entertainment and comfort carried
to a gradual increase in weight of vehicles.
For this reason the strategy of Audi is to
con approcci specifici a seconda delle
reverse the so-called weight helix (Fig. 4)
diverse esigenze [5]. E’ evidente co-
[4]. The reversal is achieved by a spark
me per ogni concept gli aspetti della
through pioneering concepts of bodywork.
produzione tecnica siano importanti
esattamente quanto la redditività,
che dipende dal numero di veico-
These so-called Spaceframe® architectures are characterized by an intelligent
mix of materials and innovative joining
technologies (such as punch-riveting, laser
welding) [3]. At the same time Audi focuses
il comfort del veicolo portavano
inevitabilmente ad un graduale
lifecycle, e.g. concerning fuel consumption
additional effort refers to the realization
di frenatura e di alimentazio-
Lightweight, sportive and economical
order to achieve savings during the vehicle
motori e delle trasmissioni. Il
il che consente una riduzione
7
higher effort in the production methods on
stente ridimensionamento dei
ne del carburante più piccoli,
7
Technical papers
Performance and efficiency by specific lightweight design
on a consistent downsizing of engines and
transmissions. The associated weight sav-
aumento del peso delle vetture.
profile-intensive
car body structure
Per questo motivo, la strategia
cast-intensive
car body structure
ings guarantee the use of smaller brakes
and fuel systems whereby lightweight
di Audi è quella di innescare il
design in almost all disciplines of the ve-
processo inverso della cosiddet-
hicle becomes realizable. The result of
these efforts are vehicles characterized by
ta ‘spirale del peso’ (fig. 4) [4].
L’inversione si ottiene attraverso
Audi R8 (30 entities/day)
una concezione pionieristica del-
progressiveness, sportiness and economy.
Therefore, the following chapters describe
the recent developments in the area of
la scocca della vettura. Queste
strutture cosiddette spaceframe
Audi A8 (160 entities/day)
quantity
The required car quantity decisively influences the body architecture
8
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
bodywork design with a special focus on the
theme of high pressure die casting (HPDC).
sono caratterizzate da un mix
intelligente di materiali e da tec-
Car body architectures
In the field of body-in-white, Audi pursues
Die Casting & Foundry Techniques 1 - 2012
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Relazioni tecniche
Technical papers
the strategy to provide customer-specific
Spaceframe è una struttura per
approaches for different needs [5]. Thereby
telaio in alluminio ad alta resi-
the technical production requirements are
just as important as the profitability of
stenza, con pannelli di suppor-
Aluminum intensive lightweight design of the Audi A8
to integrati. Oltre a disporre di
individual concepts, which depends on the
annual vehicle numbers. In the current ve-
Extruded aluminum sheath
► Energy absorption
hicle program of the manufacturer different
questi pannelli in alluminio ad
Aluminum cast
► Functional integration
► Stiffness
alta resistenza, la carrozzeria
body concepts are distinguished. The super
è caratterizzata da una rigidità
sports car Audi R8 as a representative of
strutturale estremamente ele-
the small batch series with a quantity of 30
Aluminum sheet
► Weight reduction
units per day is based on a profile-intensive
Partial quenched and tempered steel
► Passenger protection
Spaceframe® body structure (cp. chapter
vata e da una grande sicurezza
in caso di incidente, e può vantare comunque una massa no-
2.1) supplemented by components made
tevolmente contenuta. Nell’Audi
of aluminium die castings and aluminium
sheet. The Audi A8 in fourth generation with
9
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
Spaceframe i vantaggi legati
a quantity of 160 units per day uses the
li prodotti in un anno. Nell’attuale
all’utilizzo dell’alluminio non ri-
cast-intensive Audi Spaceframe® principle.
programmazione del produttore si
guardano solo la massa minima e
distinguono diversi concept della car-
la rigidità massima della struttura
rozzeria. L’auto super sportiva Au-
portante, ma un vantaggio essenziale
di R8, esempio di serie prodotta in
è costituito anche dalla libertà nella
Profile-intensive car body structure
piccoli lotti con un quantitativo di 30
progettazione dei getti e dei profili
The body of the Audi R8 is designed for
pezzi al giorno, si basa sulla struttura
complessi, difficilmente realizzabili
minimum weight and maximum stiffness
Spaceframe intensive-profile (para-
con l’acciaio. L’alloggiamento della
grafo 2.1) integrata da componenti in
sospensione anteriore (trimal®-05,
alluminio ottenuti da getti pressofusi
AlSi10MnMg [6]), che funge da col-
tecture made from aluminium, built up of
e da laminati di alluminio. L’Audi A8
legamento centrale tra la colonna A,
extruded aluminium sheath, aluminium die-
di quarta generazione, prodotta in
l’estremità anteriore e la sospensio-
cast structural components and aluminium
160 unità al giorno, utilizza l’Audi
ne, a causa dell’estrema complessità
sheet. The Audi Spaceframe® is a high-
Spaceframe cast-intensive, nel quale
viene prodotto internamente da Au-
vengono applicate parti pressocolate
di, nel proprio centro tecnico di fon-
in alluminio con proprietà meccani-
deria. Grazie al mix intelligente dei
panels, the aluminium body is character-
che su misura per un’ottima resa sia
materiali, è stato possibile limitare
ized by an extremely high stiffness and
in termini di forza che di resistenza
il peso della struttura portante della
crash safety featuring a significantly lower
alla tensione.
carrozzeria della Audi R8 a 210 kg.
Hereby, parts made of aluminium die castings with tailored mechanical properties for
yield strength and strain are applied.
(Fig. 5) to fulfill requirements concerning
performance and handling. This is made
possible by the Audi Spaceframe® archi-
strength aluminium frame structure with
integrated supporting panels. In conjunction with these high-strength aluminium
weight. But in the Audi Spaceframe® the
advantages of aluminium not only account
I vantaggi che derivano al guidatore
Struttura della carrozzeria intensive-profile
sono maggior sicurezza, migliori pre-
La carrozzeria dell’Audi R8 è proget-
stazioni, maggiore maneggevolezza,
and complex profiles, which is hardly re-
tata con una massa minima ed una
minore consumo di carburante.
alizable with steel panels, are constitutive
rigidità massima (fig. 5) per soddi-
advantages. The front suspension hous-
sfare tutti i requisiti relativi alle pre-
Struttura della carrozzeria cast-intensive
ing (trimal®-05, AlSi10MnMg [6]), which
stazioni ed alla maneggevolezza. Ciò
La struttura della carrozzeria Audi
serves as the central connection between
è reso possibile dall’Audi Spaceframe
Spaceframe viene utilizzata anche
in alluminio, costituito da un ‘guscio’
per la quarta generazione dell’Audi
in estrusi di alluminio, componen-
A8. Fondamentalmente l’elemento
Because of the intelligent material mix, it is
ti strutturali in alluminio pressofu-
centrale di questa struttura portante
possible to limit the weight of the Audi R8
so e da laminati di alluminio. L’Audi
è costituito dai nodi fusi, componenti
for low weight and high rigidity of the body.
In fact the freedom in design of castings
the A-pillar, front end and suspension, is
made in its own foundry technical centre of
the Audi group due to the high complexity.
86
1 - 2012 Pressocolata & Tecniche Fusorie
Relazioni tecniche
Technical papers
body structure to 210 kg. Advantages for
molto complessi, che fornisco-
the driver are a greater safety, increased
no un alto livello di integra-
performance, improved handling, lower
fuel consumption and an ease in service.
zione funzionale e rigidità al
telaio (fig. 6). Nell’Audi A8 un
Cast-intensive car body structure
totale di 28 componenti pres-
The Audi Spaceframe body structure is
sofuse in alluminio e magne-
also used in the fourth generation of the
sio contribuisce, sotto l’aspetto
Audi A8. Primarily complex cast nodes,
del risparmio di peso, ad una
which provide a high level of functional
significativa riduzione delle tol-
®
integration and body rigidity are the central element of the architecture (Fig. 6).
Within the Audi A8 a total number of
Functional integration within the connector
side member and door sill
leranze di produzione ottenibili
in contrasto con le analoghe
Application of a self-hardening aluminum
alloy for the connector side member and
door sill in the new Audi A8
►
Functional integration and reduction of nine parts compared to previous model
►
Optimization through application of bionic honeycomb structures
►
Self-hardening alloys for productivity enhancement of the manufacturing process
16
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
28 Aluminium and Magnesium die-cast
componenti in acciaio. La so-
components contribute, beneath weight-
luzione costruttiva Audi Space-
saving aspects, to a significant reduction
frame è completata da nume-
of the achievable manufacturing toler-
rosi elementi in alluminio estruso (ad
ances in contrast to comparable steel components. The Audi Spaceframe® architecture is completed by numerous extruded
esempio le barre antintrusione) per
l’assorbimento dell’energia o di accia-
aluminium sheaths (e.g. sill) for energy
io parzialmente temprato formato a
absorption or by partially tempered, hot-
caldo (ad esempio colonna B) per un
formed steel (e.g. B-pillar) for a high level
alto grado di protezione del guidatore.
of occupant protection. Besides aluminium
Inoltre, i laminati di alluminio sono
sheet is used for a further weight reduction
in the body structure.
Key role of high pressure die casting
impiegati per una ulteriore riduzione
del peso della struttura del corpo vettura.
Accordant to the specified architectures
the manufacturing technology HPDC takes
Il ruolo chiave della pressocolata
a key role within the lightweight strategy
In conformità alle soluzioni costruttive
of Audi. By the substitution of existing
sheet metal components with lightweightoriented functionally integrated struc-
specificate, la tecnologia produttiva
della pressocolata assume un ruolo
tures, die-casted parts gradually become
chiave all’interno della strategia di al-
function-defining elements of the vehicle
leggerimento del peso di Audi. Con la
platform. Consequently, on the one hand
sostituzione delle attuali componenti
the demands on the quality of these com-
metallici con strutture funzionalmente
ponents (e.g. manufacturing tolerances)
integrate e dal peso leggero, le parti
increase, on the other hand those gains
influence significantly the properties of the
whole body structure. Hence, basic advan-
pressocolate diventano gradualmente elementi di definizione funzionale
tages of die-cast components for the body
della piattaforma del veicolo. Di con-
structure are described in the following.
seguenza, da una parte aumenta la
domanda di qualità di tali componenti
Functional integration
The benefits of functional integration by
HPDC will be clarified on the example of
the connector side member and door sill in
(che si traduce ad esempio in ridotte
tolleranze produttive), dall’altra quanto così guadagnato va ad influenzare
the fourth generation of the Audi A8 (Fig.
in maniera significativa le proprietà
7). By using this aluminium die cast it was
dell’intera struttura del corpo vettura.
88
1 - 2012 Pressocolata & Tecniche Fusorie
Di seguito descriviamo i vantaggi di
base dei componenti pressocolati per
la struttura del corpo vettura.
Integrazione funzionale
I benefici dell’integrazione funzionale della pressocolata saranno chiariti dall’esempio del longherone del
raccordo e dalla barra antintrusione
della portiera nella quarta generazione dell’Audi A8 (fig. 7). Ricorrendo a
getti pressocolati in alluminio è stato
possibile sostituire nove lamiere in
metallo presenti nella versione precedente. Il raccordo tra il longherone
e la barra della portiera viene prodotto utilizzando per la prima volta la lega autoindurente Castasil-37
(AlSi9Mn) [7]. In questo modo non
si rende più necessario il costoso sia in termini di tempo che di denaro - trattamento termico, ottenendo
al contempo un notevole aumento
della produttività. Inoltre, il fatto di
non essere sottoposti a trattamento
termico aumenta la stabilità dimensionale dei getti a pareti sottili. La
struttura a nido d’ape del componen-
Relazioni tecniche
Technical papers
te segue i principi bionici e viene sot-
consiste nel fatto che le proprietà
possible to substitute nine sheet metal
toposta ad ottimizzazione topologica
meccaniche vengono definite durante
components compared to the predeces-
per mezzo di simulazioni basate sul
il processo di produzione. Da un lato
metodo degli elementi finiti (MEF).
questo aspetto implica dei requisiti
di qualità elevati, dall’altro si aprono
sor version. The connector between side
member and door sill is manufactured by
the use of a self-hardening alloy Castasil-37
(AlSi9Mn) [7] for the first time. Thus, the
Riduzione del peso
però numerose opportunità tecno-
time- and cost-consuming heat treatment
Il peso dei componenti pressofusi
logiche. Di conseguenza, la lega se-
is no longer necessary, resulting in a signifi-
può essere ulteriormente ridotto uti-
lezionata si combina con i parametri
cant increase in productivity. In addition,
lizzando le leghe di magnesio in so-
del processo che determinano le pro-
the omission of heat treatment increases
stituzioe di quelle di alluminio [8, 9].
prietà e le prestazioni ottenibile nei
Un esempio di ciò è rappresentato
componenti prodotti. Per questo mo-
dalla piastra portante della console
tivo, con il processo HPDC si possono
centrale dell’attuale Audi A8 (fig. 8).
ottenere proprietà meccaniche spe-
Si ottiene così un risparmio sul pe-
cifiche in grado di soddisfare diversi
so del 20% mantenendo la stessa
requisiti relativi ad alleggerimento di
funzionalità della parte in alluminio.
peso, agilità, sicurezza in caso di urto
Inoltre, il componente è stata otti-
e comfort. Nel caso dello spacefra-
mizzato topologicamente per quanto
me, è stato implementato il design
riguarda il design di carico. Sebbene
di getti fusi su misura [5]. Come mo-
is the carrier of the central console of the
il magnesio offra grandi vantaggi in
stra la figura 9, i componenti colati
current Audi A8 (Fig. 8). A weight saving
termini di peso, la sua applicazione
in alluminio sono stati progettati per
of 20% is realized featuring the same func-
nel corpo vettura implica speciali re-
diverse esigenze. La parte esterna
quisiti relativamente alle tecnologie
della colonna A, ad esempio, è sta-
di giunzione ed alla prevenzione della
ta ottimizzata in termini di elevata
corrosione, in che rende più comples-
resistenza allo stress, mentre l’allog-
weight savings, the application in the body
so il suo utilizzo.
giamento della sospensione è stato
structure implies special requirements for
progettato con particolare attenzione
the joining technologies and the corrosion
Proprietà meccaniche su misura
alla rigidità. Oltre ai componenti della
Un esclusivo punto a favore del pro-
parte anteriore del veicolo trattati
cesso produttivo della pressocolata
termicamente, solo la parte posterio-
Performance increase by Magnesium HPDC
Application of magnesium components in the body structure
►
Further weight reduction (-20 % featuring equal functionality)
►
Special requirements related to joining technologies and corrosion prevention
►
Compararable performance to aluminum through load capable design
pology optimized by means of simulations
based on the finite element method (FEM).
Weight reduction
Compared to aluminium alloys, the weight
of die-cast components can be further
reduced by the use of magnesium alloys
[8, 9]. An already implemented example
tionality than the aluminium part. Besides,
the component was topology optimized
concerning load capable design. Even
though magnesium provides extensive
prevention.
Tailored mechanical properties
A unique selling proposition of the manufacturing process HPDC is the fact that
the mechanical properties are defined
a questi esempi, risulta evi-
during the manufacturing process. On the
dente l’importanza del proces-
one hand this aspect implies ambitious
so produttivo della pressocola-
quality requirements, one the other hand
numerous technological opportunities become available. Accordingly, the selected
alloy is in combination with the process
si possono ottenere notevoli
parameters responsible for the proper-
benefici grazie ai componenti
ties and the achievable performance of
pressofusi in termini di ridu-
the manufactured components. For this
zione di peso e di aumento di
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
follows bionic principles and has been to-
renti (ad es. AlSi9Mn). In base
lightweight di Audi. Già oggi
15
casts. The honeycomb structure of the part
re contiene leghe auto-indu-
ta per il futuro della strategia
Application of a magnesium alloy for the
carrier of the central console in the new
Audi A8
the dimensional stability of the thin-walled
agilità, ma queste applicazioni
mostrano anche quanto grande
sia il potenziale dell’HPDC nell’in-
reason, the HPDC process offers the ability
to realize tailored mechanical properties
to meet different requirements regarding lightweight, agility, crash safety and
comfort. Tailor-made cast part design was
Die Casting & Foundry Techniques 1 - 2012
89
Relazioni tecniche
Technical papers
implemented in the Spaceframe® architec-
delle emissioni di gas serra
ture of the Audi A8 [5]. As shown in figure
per via del loro potenziale di
9, the Al-cast components were designed
leggerezza. I motivi si posso-
for different needs. The part A-pillar out-
no trovare nell’integrazione
side for example was optimized in terms
The future of the Audi Spaceframe®
of a high strain, whereas the suspension
funzionale rappresentabile,
housing was designed with regard to a
nella sostituzione del materia-
high strength. In addition to heat-treated
le e nella capacità di ottenere
components for the front vehicle, the rear
pezzi dalle proprietà mecca-
vehicle only contains self-hardening al-
niche su misura, definite in
loys (e. g. AlSi9Mn). Based on these
base alle esigenze specifiche.
examples, the importance of the HPDC
Date queste premesse, l’im-
manufacturing process for the future of
the Audi lightweight strategy becomes
portanza del processo produt-
transparent. Already today, significant
tivo HPDC nella fase body-in-
benefits can be realized by die-cast
white è destinata a crescere
18
components in terms of weight savings
and agility increase. At the same time,
Dr. Gregor Branner, AIM conference, 30.09.2011
dustria automobilistica.
the applications show the huge potential
of HPDC in automotive industry.
Conclusions
Conclusioni
Questo studio mostra l’importanza
This publication demonstrates the im-
della progettazione leggera nel con-
portance of lightweight design in the
testo della Strategia Audi 2020, sia
context of the Audi Strategy 2020 and
attenta a preservare le risorse che
the associated vision ‘Audi: the number
orientata ad una produzione soste-
one premium brand’. Audi focuses both
on the protection of resources and on
sustainable production. The manufac-
nibile. Il processo produttivo della
pressocolata assume un ruolo chiave
turing process HPDC takes a key role in
all’interno della strategia aziendale.
the company’s strategy. Components
I componenti prodotti con il processo
made by HPDC decisively account for
HPDC sono decisamente importanti
savings in fuel consumption and emis-
per ottenere un risparmio nel consu-
sion of greenhouse gases in terms of
mo carburante ed un contenimento
their lightweight potential. Reasons
therefore can be found in the representable functional integration, the material
substitution and the ability to realize
tailored mechanical properties for specific needs.
Against this background the importance
of the manufacturing process HPDC for
ancora in futuro. Attualmente i componenti della prima
struttura sono utilizzati nella produzione di grandi serie. Per poter estendere questa applicazione, un requisito essenziale è quello di aumentare
il numero dei materiali che possono
essere utilizzati nel processo di pressocolata e delle tecnologie di giunzione disponibili, oltre di ottimizzare
l’efficacia dei costi.
Fonte: International Forum High Pressure
Diecasting, Vicenza 30 September 2011
organised by AIM
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1 - 2012 Pressocolata & Tecniche Fusorie