Moving Up to Aluminium_it

7/17/2019 Moving Up to Aluminium_it

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VERSO L’ALLUMINIO:

Leggero, fort e e remunerativo



VERSO L’ALLUMINIO EUROPEAN ALUMINIUM ASSOCIATION 2

Opel Vectra: 180 kg di alluminio Peugeot 307: 75 kg di alluminio



Le pagine che seguono coprono tutto l’insieme dei vantaggi che l’alluminio offre nel suo utilizzo nel trasporto sustrada. Spiega, tra gli altri, il modo in cui l’alluminio aiuta a fronteggiare del prezzo del gasolio, la tassazione, le

questioni ambientali e quelle relative alla sicurezza su strada.

UN SECOLO DI ALLUMINIO NEL TRASPORTO

Nel 1903, i fratelli Wright segnaronola storia dell’aviazione con la realiz-zazione del primo volo al mondoalimentato da un motore leggerocostruito con elementi in alluminio.Oggi, l’alluminio è fondamentalenell’industria dell’aviazione. Esso

rappresenta più del 60% del pesostrutturale dell’Airbus A380, e finoall’80% dei velivoli a corto e medioraggio.

Fu negli anni ‘20 che le appli-cazioni dell’alluminio nel trasportoiniziarono ad espandersi grazie alladisponibilità di nuove leghe per usomarittimo.

Oggi, 1000 navi passeggeri ad altavelocità sono in servizio, la maggiorparte delle quali hanno una strut-tura e una sovrastruttura costruitain alluminio. Le sovrastrutture delle

navi da crociera sono comunementefatte in alluminio, mentre più dellametà degli yachts di lusso hanno gliscafi in alluminio.

Queste navi godono del pienovantaggio della leggerezza e dellaforza dell’alluminio, così come

della resistenza alla corrosione,un’indispensabile caratteristica perl’utilizzo in ambiente marino.

Negli anni ‘80, l’alluminio emersecome la scelta del metallo perabbassare i costi di esercizio emigliorare l’accelerazione di metro,tram, intercity e treni ad alta veloc-ità. Nel 1996, fu introdotto il TGVDuplex, treno che trasporta il 40%in più di passeggeri pesando il 12%in meno rispetto alla versione adun piano, tutto questo grazie allasua struttura in alluminio. Oggi,metro e tram in alluminio operanoin molte capitali europee e i treniin alluminio sono usati in tuttaEuropa.

Nel 1899, una piccola automobilesportiva con carrozzeria in allu-minio fu presentata al Salone

Internazionale dell’Auto di Berlino.Nel 1948, Land Rover iniziò ad usarelamiere in alluminio per il rivesti-mento esterno delle automobili.

Oggi, oltre alla nota Audi A8 adintenso impiego di alluminio, molteautomobili contengono significa-

tive quantità di alluminio. Il volumemedio di alluminio impiegato neiveicoli per passeggeri era già nel2003 di 122 kg.

Nel 2005, un’automobile ogni 4prodotte in Europa aveva il cofanoin alluminio e circa un terzo delleautomobili europee sono già equi-paggiate con paraurti in alluminio.

Dopo il suo debutto negli autobusdi Parigi nel 1910, negli anni ’30l’alluminio fu impiegato in unavarietà di elementi nei veicoli com-merciali. Gli anni ’50 videro leprime cisterne in alluminio, i furgonie i veicoli a cassone ribaltabile.Oggi, la maggior parte dei semi-rimorchi cisterne e silo sono realizza-ti interamente in alluminio. E’ anchespesso impiegato per furgoni, semi-rimorchi ribaltabili o con sistema

di autoscarico ed una moltitudinedi componenti. Considerando laflotta europea di oggi, l’alluminiorisparmia in media 800 kg perveicolo articolato.

INTRODUZIONE

1910

Primi componenti

in alluminio negli

autobus parigini

1930s 1950s 1976 Oggi





CARICO UTILE ACCRESCIUTO +PIÙ ALTO VALORE RESIDUO =

PROFITTI AGGIUNTIVIL’alluminio riduce il peso morto delveicolo. Nel trasporto di carico ad altaintensità, che generalmente satura ilpeso lordo del veicolo, l’alluminiopermette il carico di maggiore quan-tità di merce. Questo si traduce in unprofitto aggiuntivo e/o una migliorecompetitività.

Inoltre, i veicoli in alluminio usatihanno un grande riscontro neimercati di seconda ed anche terzamano, dove sono generalmentevenduti ad un prezzo molto buono.Infine, quando sono arrivati a termine

del loro lungo servizio, hanno ancoraun elevato valore di rottamazione.Questo si deve al fatto che l’alluminiopuò essere facilmente riciclato, senzaperdere nessuna delle sue qualità erisparmiando il 95% della primariapotenza assorbita.

RISPARMIO DI CARBURANTE+ LUNGA VITA +MANUTENZIONE RIDOTTA =RISPARMIO DI COSTIUno studio condotto dall’IFEU1 incooperazione con il TU-Graz2 ègiunto alla conclusione che 1 tonnel-lata risparmiata sul peso totale di unautoarticolato comporta un risparmiodi carburante pari a 0,6 litri/100Km.

Questo risparmio si ha durante viaggieffettuati non a pieno carico, adesempio nel trasporto di merci abassa densità, per carichi parziali oviaggi a vuoto.

La nota resistenza dell’alluminio allacorrosione è un ovvio vantaggionel trasporto su strada: essa con-tribuisce ad una lunga vita di servizio,in particolare in veicoli che lavorano

in condizioni che possono provocareseri problemi di ruggine. Nessunaverniciatura o altra superficie di pro-tezione sono richieste ed è facile dapulire. La manutenzione è pertantoridotta al minimo.

I BENEFICI ECONOMICI DELL’ALLUMINIO

1 Institüte für Energie und Umwelt Forschung, Heidelberg, Germany2 Technical University of Graz, Austria

FATE I VOSTRI CALCOLIE’ possibile calcolare il proprio risparmio sul sito www.alutransport.org e

dare un’occhiata all’esempio indicato.




ALTRI VANTAGGIIn accordo con i principali “utenti delcarico”, un sempre più alto numerodi Paesi sta introducendo pedaggisu strada che aumentano il costoper km. D’altro canto, l’aumentodel carico utile mediante l’impiegodell’alluminio permette di suddivi-dere questo costo extra tra un piùgrande tonnellaggio di merci.

Nei paesi dove il pedaggio è limitatoalla categoria di veicolo più pesante,i “piccoli semi rimorchi” sonocostruiti usando una sostanzialequantità di alluminio che permette

all’operatore di mantenere un buoncarico utile mentre non si eccedeil limite di peso dove il pedaggio èapplicabile.

Per quanto sia impossibile quantifi-care, l’impatto visivo del brillante eluminoso alluminio non dovrebbeessere trascurato. Gli operatorispesso riportano che gli autistiprestano una maggiore attenzioneper i veicoli dei quali vogliono essereorgogliosi di guidare.

In ultimo ma non meno impor-tante, l’alluminio contribuisceall’ergonomicità dei veicoli. Le partimobili che vengono manipolate adogni consegna, come gli sportellilaterali o le porte posteriori, sonomolto più leggeri da muoverequando sono fatti di alluminio.Questo fa risparmiare gli autisti eriduce il rischio di infortuni.




Un’ampia varietà di leghed’alluminio e di processi di produ-zione offre ai progettisti enormi

opportunità. L’alluminio è uno deimetalli più facili da lavorare ed ètrattato in una gamma quasi illimi-tata di sagome e forme. Estrusi,lamiere, lastre, fusioni e pressioni,tutti hanno il loro posto nel veicoload uso intensivo di alluminio. Sipresta anche ad una varietà ditecniche di aggregazione, dandoai progettisti la più totale libertà.Saldatura, rivettatura, accoppia-mento e incollaggio sono tecnicheusate nella produzione di assem-blati e componenti in alluminio.

PROGETTO DI GRANDE FLESSIBILITA’

BENEFICI AMBIENTALI E SOCIALI

L’ALLUMINIO COMECOMPLEMENTO AI MOTORIEURO IV E EURO VLe Direttive europee sull’Ambienteper autocarri esistono dal 1988,mentre le prime prescrizionisul limite di emissioni di ossididi nitrogeno (NO

x) e particolati

(PM) da motori diesel per servizio

pesante furono introdotti all’iniziodegli anni ’90.

La legislazione EURO IV, obbligato-ria dal 1° Ottobre 2006, e la futuralegislazione EURO V, rappresen-tano una drammatica riduzione diemissioni NO

x e PM.

Dall’altro lato, esse impongonoanche nuovi processi di combu-stione e tecniche di trattamento deigas di scarico che comportano unapenalità di peso aggiuntiva fino a300 kg.

L’impiego di più componenti in

alluminio permette al costruttoredi compensare questo incrementodi peso. Il carico utile può per-tanto essere preservato e ancheaumentato.

L’ALLUMINIO RIDUCE LEEMISSIONI DI CO

2

Per ridurre le emissioni, non èimportante solo sviluppare motoria bassa emissione, altrettanto èutilizzarli nella maniera più razio-nale possibile. Risparmiare pesocon l’alluminio è un buon modo perraggiungere questo obiettivo comespiegato di seguito.

L’alluminio contribuisce allariduzione delle emissioni di CO

2

da trasporto su strada in questomodo:

• Nel trasporto di merci pesanti,aumenta la capacità di caricodei veicoli e di conseguenza mi-gliora la performance del traspor-to, facendo sì che più merci sianocaricate per viaggio. In questocaso, una tonnellata risparmiatasul peso morto di un autoartico-lato fa risparmiare 1.500 litri didiesel3 su 100.000 km.

• Nel trasporto di merci volumi-nose, riduce il peso totale abbas-sando il consumo di carburanteper kilometro. In questo caso,

una tonnellata risparmiata sulpeso morto di un autoarticolatofa risparmiare 600 litri di diesel4 su 100.000 km.

• Nel trasporto di passeggeri,riduce il peso totale e abbassa ilconsumo di carburante. Una ton-nellata risparmiata su un autobusurbano, fa risparmiare dai 1700 ai1900 litri per 100.000 km.

Tenendo in considerazione laproduzione primaria, lo stadio diimpiego e il riciclo a fine vita, irisparmi del ciclo di vita sono statistimati nel seguente modo5:

• 1 kg di alluminio nell’autoarticolatomedio di oggi risparmia 28 kg diCO

2

• Ogni kg aggiuntivo di allumi-nio nell’autoarticolato mediodel domani risparmierebbe unminimo di 20 kg di CO

2

• 1 kg di alluminio in un autobus

urbano mediamente risparmia40-45 kg di CO

2

3 Per muovere la stessa quantità di merci sulla stessa distanza, un veicolo standard avrebbe bisogno di più di 3.800 km, che rappresentano 1.500 litri di diesel.4 “Risparmi di energia attraverso il peso leggero per autoarticolati europei” – IFEU - Institüte für Energie und Umwelt Forschung, Heidelberg, GmbH 20055 “Il potenziale di riduzione del CO

2 per autoarticolati” – EAA – Associazione Europea dell’Alluminio 2005




L’ALLUMINIO MIGLIORA LASICUREZZA STRADALENel contesto del “Road Safety ActionProgramme”, la CommissioneEuropea guarda all’introduzione dicriteri d’assorbimento dell’energiad’impatto per autocarri. L’industriadell’alluminio ha già sviluppatonumerose soluzioni per i settorimeccanico e ferroviario e sarebbepronta a cogliere questa sfida pergli autocarri.

In merito alla deformazione delmetallo che gli elementi di assorbi-mento dell’energia subiscono conl’impatto, i sistemi d’alluminiorendono possibile assorbire piùenergia d’impatto per unità dipeso rispetto ai sistemi tradizionali.Come regola empirica approssima-tiva, il potenziale a peso leggeroeccede del 40%.

Per questa ragione, l’alluminio èben adatto a paraurti frontali, pos-teriori e laterali.

Gli elementi in alluminio possonoessere usati anche per miglio-

rare il potenziale di assorbimentodell’energia dei dispositivi anteriorie posteriori di protezione sotto-carro e possono anche essere usatiper costruire una zona a gradualedeformazione nella parte frontaledelle cabine.

In conclusione, sistemi di sicurezzaaggiuntivi significano incrementodi peso, che può essere equilibratosostituendo l’alluminio ai materialipesanti.

L’ALLUMINIO PUO’ESSERE FACILMENTE EDECONOMICAMENTE RICICLATOA differenza dei veicoli tradizionali

che sono esportati molto lontanodall’Europa per concludere la lorovita, i rimorchi ad uso intensivodi alluminio generalmente tra-scorrono la vita intera nel nostrocontinente, dove alla fine vengonorottamati. A causa dell’elevatovalore dei rottami di alluminio, lamotivazione che spinge alla rot-tamazione è molto alta e si evita unaccumulo di rifiuti.

L’energia richiesta per la produ-zione primaria dell’alluminio nonva perduta: “è immagazzinata nelmetallo”.

6 The fate of aluminium from end-of-life commercial vehicles - Université de Technologie de Troyes




ALTO RAPPORTO FRA “RESISTENZA E PESO” E ALTO RAPPORTO FRA “RIGIDEZZA E PESO”Le leghe in alluminio usate nei veicoli commerciali hanno un rapporto resistenza e peso e un rapporto rigidezza

e peso paragonabile ai metalli più avanzati come acciaio ad alta resistenza e titanio.Queste proprietà, fra tante altre, sono prese in considerazione nella progettazione di un veicolo. Nessun risparmiodel peso può essere ottenuto con l’alluminio se il progetto è semplicemente copiato da quello per l’acciaio.

Progetti ottimizzati per l’alluminio, si basano su profilati specifici, morbide curve di raccordo e unioni intelligenti,i quali normalmente danno il 40-60% di risparmio del peso su materiali concorrenti quando progettati per:

1) resistenza equivalente o superiore

2) rigidezza equivalente

3) durata della vita equivalente.

Al fine di raggiungere gli obiettivi di riduzione del peso sperimentati usando l’alluminio, materiali concorrentispesso sacrificano uno dei tre criteri sopra indicati così che comparare il peso non ha significato.

CONFRONTO DEL PESO OTTIMIZZATO DI TRAVI FATTE CON 3 DIFFERENTI MATERIALI E 2 CRITERI DIPROGETTAZIONE7

I calcoli sono basati sugli standard di progettazione della trave, il cosiddetto “doppia T”.Un’altra ottimizzazione del peso è possibile con l’alluminio poiché:

• Modellare un elemento finito permette una definizione precisa della geometria di sezione più favorevole;• Queste sezioni, anche se più complesse, possono facilmente essere prodotte con il processo di estrusione

dell’alluminio.

LA REALTÀ NUDA E CRUDA

DEFINIZIONI

Materialetradizionale

Materiale adalta resistenza

Lega dialluminio

Carico di snervamento (MPa) 350 760 250

Modulo di elasticità E (MPa) 210000 210000 70000

Densità (kg/m³) 7800 7800 2700

STESSA RESISTENZA


Materialead alta

resistenza

Lega dialluminio

Resistenza 1 = 1 = 1

Rigidità 1 > 0,3 < 0,6

Peso 1 > 0,7 > 0,4

Altezza sezione 1 > 0,6 < 1,2

STESSA RIGIDITÀ


Materialead alta

resistenza

Lega dialluminio

Resistenza 1 < 2,2 > 1,5

Rigidità 1 = 1 = 1

Peso 1 = 1 > 0,6

Altezza sezione 1 = 1 < 1,4

7 Calcolo basato sul modello di elemento finito. I risultati sono valori tipici e non hanno vincolo contrattuale




L’ALLUMINIO E’ FACILE DARIPARAREPoche persone sanno che le LandRover hanno una carrozzeria inalluminio dal 1948, e che negli

ultimi 50 anni, nessuno si è mailamentato in merito a problemi diriparazione. Questo dimostra cheriparare è possibile, ma le tecnichedi riparazione dell’alluminio sono

indubbiamente diverse da quelledell’acciaio. I principali produttori ditelai hanno messo a punto una reteeuropea di concessionari nei qualiviene offerto un efficiente servizio

di riparazione.

L’ALLUMINIO E’ UN MATERIALE

NON COMBUSTIBILE

L’alluminio e le sue leghe in condizio-ni atmosferiche sono totalmentenon combustibili e non contribu-iscono a sprigionare il fuoco. Le

leghe in alluminio si fondonocomunque ad una temperatura di650°C ma senza l’emissione di gasnocivi.

RESISTENZA ALLA

CORROSIONE

Correttamente usate, le leghe

in alluminio hanno sviluppatoun’ottima resistenza alla corro-

sione in tutti gli ambienti. Solo unesempio: il diffuso utilizzo di allu-

minio non verniciato in applicazioni

marine.ALTA STABILITÀÈ stato spesso dichiarato che ilraggiungimento degli standard distabilità per autocarri a cassone ribal-tabile IRTE8 Class A9 per il telaio di

un autocarro in alluminio sarebbedifficile semplicemente perchè “siflette troppo”; è stato dichiaratoanche che per offrire l’equivalenterigidezza di un telaio in acciaio “ilbeneficio della leggerezza verrebbepraticamente eliminato”, ma leprove di durata durante l’estate del2002 confermarono che entrambele dichiarazioni erano totalmenteinfondate.

Addirittura, un veicolo totalmentein alluminio, significativamente piùleggero di altri, ha passato il testIRTE Class A a 44 tonnellate con il

suo telaio standard, ricordando atutti che un progetto appropriatoconduce sia alla leggerezza che allarigidezza di torsione.

ALTA DURABILITÀAlcuni operatori temono ancora problemi con il telaio dei rimorchi in alluminio nelle applicazioni pesanti, madovrebbero sapere che la durata della vita non è legata al materiale se correttamente progettato.

Produttori con esperienza ottimizzano i loro progetti per il materiale che utilizzano e sono in grado di produrretelai in alluminio che offrono un equivalente o più lunga durata della vita ma ad un peso inferiore rispetto aimodelli convenzionali.

È anche importante sottolineare che i veicoli in alluminio operano in segmenti di trasporto dove i fattori di caricosono i più alti (carico liquido e solido, lavori pubblici ecc. …). In altre parole, sono molto più intensamente usatidi quelli convenzionali e questo aspetto è tenuto in considerazione nella progettazione di veicoli in alluminio.

8 Institute of Road Transport Engineers, UK9 La norma di stabilità di “Classe A” dell’IRTE per il ribaltamento su suolo irregolare stabilisce che un rimorchio deve poter basculare lateralmente di 7° senza rovesciarsi con la cassa

completamente caricata e sollevata.




• Profitti aumentati• Emissioni ridotte• Consumo di energia ridotto

• Completamente non tossico• Forte• Leggero• Resistenza alla corrosione

• Facile da riparare• Facile da maneggiare• Flessibilità nella progettazione

• Riciclabile• Sicuro• Saldabile• Alto valore residuo

RIASSUNTO

Componenti per motrici disemirimorchi e autocarri

• cabina e porte: -200kg

• telaio: -350kg• trasmissione: -125kg• sospensioni: -110kg

Sovrastrutture complete

• cassa: 90m2 = -800kg• ribaltabile: -800 fino a -2000kg

• cisterne ADR: 43000l = -1100kg• rimorchi ad autoscarico• silo

Componenti per sovrastrutture

• guide per teloni:2x13.5m = -100kg

• parete frontale: -85kg• porta posteriore: -85kg• sponde: 600mm = -240kg• montanti: 10x600mm= -50kg• piano per furgone isotermico

Elementi di sicurezza

• paraurti frontale: -15kg• paraurti posteriore: -15kg• paraurti laterale: -20kg• protezioni sottocarro anteriori e

posteriori

Strutture di rimorchi

• telaio: 13.5m = -700kg• telaio: 6m = -300kg• telaio+pianale: 13.5m = -1100kg• piedi d’appoggio: -35kg

Accessori

• serbatoi dell’aria compressa:6x60l = -54kg

• serbatoio del carburante:600l = -35kg

• cassetta portautensili: -15kg• montacarichi: -150kg• ruote: 14 cerchi = -300kg

I principali vantaggi dell’alluminio:

APPLICAZIONI DELL’ALLUMINIO E RISPARMI DI PESO:

ALCUNI ESEMPI…




IMMAGINI

Revision 0, marzo 2007

Pagina Intestazione Fonte2.................Airbus 380 ....................................................Airbus2.................Catamaran UAI 50 ........................................Babcock

2.................TGV Duplex ...................................................Alstom-SNCF2.................Opel Vectra ...................................................Opel2.................Peugeot 307..................................................PSA4.................Semirimorchio a pianale in alluminio .............Benalu5.................Semirimorchio in alluminio ............................Fahrzeugbau Tang GmbH, Hilden5.................Cerchio in alluminio forgiato .........................Alcoa Wheel Products6.................Semilavorati in alluminio................................Various7.................Modulo “truck crash” ...................................European Aluminium Association7.................Ribaltabile in alluminio in rottamazione ........European Aluminium Association9.................Test stabilità con ribaltabile in alluminio ........STAS9.................Riparazione del r imorchio ..............................Benalu10 ...............Applicazioni in alluminio ...............................European Aluminium Association



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