Decarbonizzare le strade del mondo
Secondo un rapporto dell'International Transport Forum, l'attività di trasporto globale dovrebbe raddoppiare entro il 2050 rispetto ai livelli del 2015. Dato che il cambiamento climatico è una preoccupazione globale, è importante produrre veicoli più efficienti che funzionino con carburanti più “green”. Qui Eduardo Debone, Senior Manager per l'Automotive Offer Management presso Sandvik Coromant, azienda leader mondiale nel campo del taglio dei metalli, analizza come la scelta dei materiali e le innovazioni nel taglio dei metalli stiano supportando la transizione verso veicoli più ecologici.
Mentre il COVID-19 ha causato una riduzione a breve termine dell'attività di trasporto, l'uso dei veicoli è destinato a un ulteriore aumento nei prossimi decenni visto l'aumento della popolazione globale e il continuo sviluppo economico. Produrre più veicoli per soddisfare la crescente domanda è inevitabile; la vera sfida è renderli più ecologici. L'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) riferisce che il trasporto rappresenta già il 24% delle emissioni dirette di CO2 derivanti dalla combustione del carburante, con i veicoli su strada che rappresentano quasi tre quarti di questa cifra.
La Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC) riconosce l'importanza di ridurre le emissioni del settore dei trasporti, e quindi all'inizio del 2021 ha diffuso il suo Percorso di azione climatica per i trasporti. La visione dell'UNFCCC è che, entro il 2050, il trasporto passeggeri e merci sarà completamente decarbonizzato a seguito del passaggio a tecnologie di veicoli più sostenibili. Questo passaggio è costituito da due parti: una transizione verso modalità di trasporto a zero emissioni e l'aumento dell'efficienza dei veicoli.
L'evoluzione dei veicoli elettrici
Tra le modalità di trasporto a zero emissioni ci sono i veicoli elettrici (EV), che secondo le parole del direttore esecutivo dell'AIE, Fatih Birol, “hanno un ruolo indispensabile da svolgere per raggiungere emissioni nette zero in tutto il mondo”. Usando l'elettricità, specialmente da fonti sostenibili, della rete per ricaricare le batterie che alimentano un motore elettrico, i veicoli elettrici producono zero emissioni di scarico, e sono quindi un'opzione più ecologica dei veicoli con motore a combustione interna (ICE).
Secondo il rapporto Global EV Outlook 2021 dell'AIE, alla fine del 2020 c'erano dieci milioni di auto elettriche nelle strade del mondo, e le immatricolazioni di veicoli elettrici sono aumentate del 41% in quello stesso anno. Mentre i veicoli elettrici sono chiaramente in aumento, la loro adozione può essere ulteriormente accelerata superando la cosiddetta “ansia da autonomia”, la paura che il veicolo abbia un'autonomia insufficiente per raggiungere la destinazione.
E l'autonomia non è solo responsabilità della batteria. Oltre a un'infrastruttura di ricarica più robusta e a miglioramenti nella progettazione delle batterie per i veicoli elettrici, ogni elemento di un veicolo deve essere reso più leggero. Un veicolo elettrico con un peso inferiore richiede meno energia per percorrere una data distanza, e può quindi andare più lontano con una singola carica, aumentando la sua autonomia.
L'alluminio gioca un ruolo importante nella leggerezza dei veicoli elettrici, dato che ha un peso inferiore rispetto ai materiali automobilistici più tradizionali, acciaio o ghisa. Infatti, l'alluminio è ora comunemente scelto per una serie di parti dei veicoli come il telaio, i pannelli interni, l'alloggiamento del motore e della batteria. Secondo l'Aluminum Transport Group (ATG), l'uso dell'alluminio per ridurre il peso di un veicolo elettrico può portare ad un aumento dell'autonomia di circa la stessa percentuale. Per esempio, se il peso viene ridotto del 20%, il veicolo dovrebbe essere in grado di viaggiare circa il 20% in più con la stessa carica.
Padroneggiare la lavorazione
Tuttavia, i componenti in alluminio sono notoriamente più difficili da lavorare. L'alluminio è più morbido della maggior parte dei metalli, e questo può rendere problematica la lavorazione. Inoltre, il punto di fusione dell'acciaio inossidabile è di 1510 gradi Celsius, mentre per l'alluminio è di 660 gradi Celsius. Quando si lavora il metallo, la temperatura di fusione più bassa dell'alluminio provoca l’accumulo dei trucioli e l’adesione all'utensile a causa del calore di attrito ad alta velocità. Questo accumulo di trucioli può usurare l'utensile, rendendo difficile il taglio del grezzo. Inoltre, i produttori possono trovarsi di fronte a problemi come configurazioni di utensili che richiedono maggior tempo, usura disomogenea degli utensili, formazione di bave e finiture superficiali di qualità inferiore. Le bave e la necessità di alte velocità costituiscono a loro volta un problema.
Fortunatamente, queste problematiche possono essere superate selezionando un utensile con un design ottimizzato e realizzato con materiali avanzati. Per esempio, l'utensile di spianatura M5C90 di Sandvik Coromant, che fa parte della serie di frese M5, è stato progettato per parti in alluminio solido con lunghe operazioni di fresatura, così come per la sgrossatura e la finitura di teste di cilindri, blocchi e componenti di auto elettriche. Con una sola operazione efficiente, l'M5C90 può eseguire l'intero processo di lavorazione, dalla sgrossatura alla finitura. In molti casi, questo può avvenire con una profondità di taglio fino a quattro millimetri (mm). Questo utensile può quintuplicare la vita dell'utensile e ridurre il tempo di ciclo fino al 200%.
Inoltre, la serie di frese M5 presenta una tecnologia “a gradini”, in cui gli inserti in diamante policristallino (PCD), estremamente resistenti, sono disposti a spirale e sfalsati verticalmente per rimuovere il materiale dal pezzo sia assialmente che radialmente. Inoltre, l'ultimo dente ha una geometria raschiante per assicurare ulteriormente una finitura superficiale elevata e di alta qualità e planarità. Il tagliente raschiante rimane in una posizione fissa, il che elimina la necessità di configurazioni dispendiose in termini di tempo. Altri utensili della serie M5 includono la fresa di spianatura M5B90 per la superfinitura su alluminio e la fresa combinata M5F90 per sgrossatura e finitura in di piccole dimensioni.
La transizione verso i veicoli elettrici abbasserà le emissioni dovute ai trasporti e l'adozione di questi veicoli può essere accelerata aumentando la loro efficienza. I veicoli elettrici che sfruttano i componenti in alluminio possono viaggiare di più per carica, contribuendo al superamento dell'ansia da autonomia. I produttori automobilistici che selezionano utensili e soluzioni di lavorazione ottimizzati per l'alluminio saranno in grado di produrre componenti per veicoli elettrici in alluminio di alta qualità, contribuendo a sostenere il passaggio a viaggi più “green”.
Eduardo Debone
Engineer by formation with Especialization in Business Administration. Proficiency in Product Management, Sales and R&D. 28 years’ experience in automotive and management roles. 18 years in Sandvik Coromant management roles related to Sales, Business Development & Product Management
