MOVING UP TO ALUMINIUM EUROPEAN ALUMINIUM ASSOCIATION

MOVING UP TO ALUMINIUM: Licht, sterk en winstgevend

MOVING UP TO ALUMINIUM EUROPEAN ALUMINIUM ASSOCIATION

Opel Vectra: 180 kilo aluminium

Peugeot 307: 75 kilo aluminium


INLEIDING Deze brochure laat het brede spectrum aan voordelen van aluminiumtoepassingen voor het wegtransport zien. Hierbij komt onder andere aan de orde hoe aluminium een bijdrage kan leveren aan het omgaan met de stijgende brandstofprijs, belastingen, milieuproblematiek en verkeersveiligheidsaspecten.

EEN EEUW ALUMINIUM IN TRANSPORT In 1903 schreven de gebroeders Wright vliegtuiggeschiedenis toen ze als eersten een geslaagde vlucht maakten, aangedreven door een lichtgewicht motor met aluminium onderdelen. Tegenwoordig is aluminium niet meer weg te denken uit de luchtvaart. Meer dan 60% van het constructiegewicht van de Airbus A380 bestaat uit aluminium en bij vliegtuigen voor de korte en middellange afstand kan dit zelfs 80% van het gewicht bedragen. In de jaren twintig van de vorige eeuw werd aluminium ook steeds meer in de scheepvaart toegepast doordat er nieuwe legeringen beschikbaar kwamen die hiervoor zeer geschikt bleken. Tegenwoordig zijn er een duizendtal hogesnelheidspassagiersschepen in de vaart waarvan de meeste een casco en bovenbouw van aluminium hebben. Van cruiseschepen is de bovenbouw meestal van aluminium, terwijl meer dan de helft van alle plezierjachten een aluminium romp heeft.

jaren dertig 1910 Eerste aluminium onderdelen in bussen in Parijs

Deze schepen maken maximaal gebruik van het lichte en sterke aluminium dat bovendien corrosiebestendig is, een onmisbare eigenschap voor de scheepvaart. In de jaren 80 van de vorige eeuw bleek aluminium bij uitstek het materiaal voor lagere exploitatiekosten en een betere acceleratie van metro’s, trams, intercity- en hogesnelheidstreinen. In 1996 werd de TGV Duplex trein geïntroduceerd die 40% meer passagiers kon vervoeren met een gewicht dat 12% lager was dan de eendeksversie, dit alles dankzij de aluminiumconstructie. Tegenwoordig zijn aluminium metro’s en trams de normaalste zaak van de wereld in de grote steden van Europa en ook aluminium treinen worden door heel Europa ingezet. Al in 1899 presenteerde de internationale autobeurs in Berlijn als eerste een kleine sportauto met aluminium chassis. In 1948 begon Land Rover met het toepassen van aluminium beplating.

jaren vijftig

Naast bekende aluminiumintensieve auto’s zoals de Audi A8 wordt inmiddels in een groot aantal auto’s een aanzienlijke hoeveelheid aluminium gebruikt. In 2005 bedroeg het gemiddelde gewicht aan aluminium in personenauto’s al 132 kilo. Vandaag heeft een op de vier autos die in Europa word geproduceerd, een aluminium motorkap en is een derde van de Europese auto’s al uitgerust met aluminium bumpersystemen. Na de introductie in de Parijse bussen in 1910, werd aluminium in de jaren dertig al voor diverse doeleinden bij commerciële voertuigen toegepast. In de jaren vijftig verschenen de eerste aluminium tankwagens, bestelwagens en kipvoertuigen. Tegenwoordig zijn de meeste tankers en silo-opleggers volledig van aluminium. Het wordt ook vaak gebruikt voor bestelwagens, kipwagens of zelflossers en een veelheid aan andere componenten. Wanneer we het gehele Europese wagenpark bekijken, levert aluminium gemiddeld een besparing op van 800 kilo per motorvoertuig met oplegger.

1976

Vandaag


DE ECONOMISCHE VOORDELEN VAN ALUMINIUM Hoger laadvermogen + Hogere restwaarde = Extra inkomsten Aluminium verlaagt de tarra van voertuigen. Bij het vervoer van vracht met een hoge dichtheid wordt meestal snel het maximaal toegelaten bruto voertuiggewicht bereikt, maar bij gebruik van aluminium kunnen meer goederen worden geladen. Dit vertaalt zich in extra inkomsten en/of een betere concurrentiepositie.

kwaliteit draagt bij aan minder onderhoud, met name voor voertuigen die opereren onder omstandigheden die ernstige roestproblemen kunnen veroorzaken.

Maak uw eigen berekening Maak uw eigen terugverdientijdberekening op www.alutransport.org en bekijkt u het onderstaande voorbeeld eens.

Bovendien zijn gebruikte aluminium voertuigen bijzonder gewild op de tweede en derdehands markt waar ze gewoonlijk voor een zeer goede prijs worden verkocht. Aan het definitieve einde van hun levenscyclus is de schrootwaarde nog steeds hoog. De reden hiervoor ligt in het feit dat aluminium gemakkelijk te recyclen is zonder enige afbreuk aan de kwaliteit van het materiaal. Bovendien wordt bij recycling 95% van de eerste energie-invoer bespaard.

Brandstofbesparingen + Lange levensduur + Minder onderhoud = Kostenbesparingen Uit een studie door het IFEU1 in samenwerking met de TU-Graz2 bleek dat een besparing van 1 ton op het totale gewicht van een opleggercombinatie een brandstofbesparing oplevert van 0,6 liter per 100 km. Deze besparing wordt gerealiseerd bij transport onder het maximum toegelaten totaal gewicht, d.w.z. bij het vervoer van goederen met een lage dichtheid, bij een gedeeltelijke belading en zonder belading. De bekende corrosiebestendigheid van aluminium is een duidelijk voordeel bij wegtransport. Deze

1 2

Hiervoor hoeft het oppervlak niet te worden beschermd met lak of andere middelen en blijft het gemakkelijk schoon te maken. Hiermee is het onderhoud minimaal.

Institüte für Energie und Umwelt Forschung, Heidelberg, Duitsland. Technische Universiteit van Graz, Oostenrijk


Overige voordelen Volgens het ‘de gebruiker betaalt’ principe wordt in een aantal landen kilometerheffing ingevoerd waarmee de kosten per kilometer voor wegvervoerders toenemen. Door de toepassing van aluminium kunnen deze kosten - op basis van een groter laadvermogen - over een groter tonnage aan goederen worden verdeeld. In landen waar de kilometerheffing of andere vormen van tolheffing beperkt blijven tot de zwaarste voertuigcategorie, worden ‘miniopleggers’ gebouwd met een aanzienlijk percentage aluminium waarmee de vervoerder een goed laadvermogen handhaaft zonder de toegestane gewichtsgrens te overschrijden. En hoewel lastig te kwantificeren, dient ook de uitstraling van het glanzende aluminium niet te worden vergeten. Wegvervoerders melden vaak dat chauffeurs duidelijk voorzichtiger zijn met een voertuig waar ze trots op zijn. Een laatste belangrijk punt is dat aluminium bijdraagt aan de ergonomie van voertuigen. Verplaatsbare of afneembare onderdelen die bij elke levering worden gebruikt, zoals zijwanden of achterdeuren, zijn lichter te bedienen als ze van aluminium zijn gemaakt. Hiermee neemt de lichamelijke inspanning voor chauffeurs af en daarmee het gevaar op letsel en/of verzuim.


UITSTEKENDE ONTWERPFLEXIBILITEIT Ontwerpers kunnen kiezen uit een brede reeks aluminiumlegeringen en fabricageprocessen met ongekende mogelijkheden. Aluminium is één van de gemakkelijkste metalen om mee te werken en kan in een nagenoeg onbeperkt aantal vormen worden verwerkt. Geëxtrudeerde profielen, sheet, plaat, giet- en smeedwerk…, het wordt allemaal gebruikt bij een voertuig met een hoog percentage aluminium. Verscheidene verbindingstechnieken kunnen worden ingezet, waarmee ontwerpers nog meer vrijheid hebben. Lassen, klinken, krimpen en hechten worden stuk voor stuk toegepast bij de fabricage van aluminium componenten en samenstellingen.

MAATSCHAPPELIJKE- EN MILIEUVOORDELEN Aluminium als aanvulling op EURO IV & EURO V motoren De eerste Europese Milieu-richtlijnen dateren al van 1988 terwijl in het begin van de jaren negentig de eerste normen werden geïntroduceerd voor de beperking van de uitstoot van stikstof (NOx) en zwevende stofdeeltjes (PM) door zware dieselmotoren. De EURO IV norm, van kracht sinds 1 oktober 2006, en de toekomstige EURO V houden een ingrijpende verdere verlaging van de NOx en PM uitstoot in. Daarnaast schrijven ze ook nieuwe verbrandingsprocessen en nabehandelingstechnieken voor uitlaatgassen voor die een extra voertuiggewicht tot 300 kg kunnen betekenen. Door een hoger percentage aluminium componenten kunnen fabrikanten dit extra gewicht compenseren. Zo kan het laadvermogen niet alleen worden gehandhaafd, maar zelfs worden verhoogd.

Aluminium verlaagt de CO2-uitstoot Bij het realiseren van emissieverlagingen is het niet alleen belangrijk om motoren met een lage uitstoot te ontwikkelen, maar deze moeten ook zo intelligent en effectief mogelijk worden ingezet. Een goede manier om dit doel te bereiken, is gewichtbesparing door de toepassing van aluminium. Aluminium draagt op de volgende wijze bij aan het terugbrengen van de CO2-uitstoot door het wegverkeer: •B ij zware goederen geniet men van het verbeterd laadvermogen. Hiermee worden de transportprestaties verhoogd en kunnen meer goederen per rit worden vervoerd. In dit geval betekent een 1000 kg tarra vermindering, een besparing van 1500 liter diesel3 per 100.000 km. •B ij het vervoer van volumegoederen helpt aluminium het totaalgewicht te doen afnemen waardoor een lager benzineverbruik per

kilometer wordt bereikt. In dit geval betekent een 1000 kg tarra vermindering een besparing van 600 liter diesel4 per 100.000 km. •B ij het vervoer van passagiers neemt het totaalgewicht af evenals het brandstofverbruik. Een ton gewichtsafname van een stadsbus levert een besparing op van tussen de 1700 tot 1900 liter per 100.000 km. De besparingen voor de totale levenscyclus (fabricage, gebruik en recycling) zijn als volgt geschat5: •1 kg aluminium in een gemiddelde, moderne trekker + opleggercombinatie bespaart 28 kg aan CO2 • Iedere extra kg aluminium in een gemiddelde trekker + opleggercombinatie van de toekomst zou een besparing kunnen betekenen van 20 kg CO2 •1 kg aluminium in een stadsbus levert normaliter een besparing op van 40 tot 45 kg CO2

Om dezelfde hoeveelheid goederen over dezelfde afstand te vervoeren, zou een standaard voertuig 3800 meer voertuigkilometers nodig hebben, oftewel rond de 1500 liter diesel. 4 Energiebesparingen door een lager gewicht van Europese opleggercombinaties – IFEU – Institüt für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH, 2005 5 Het potentieel van aluminium voor de afname van CO²-uitstoot voor opleggercombinaties – EAA – European Aluminium Association, 2005 3


Aluminium verbetert de verkeersveiligheid In het kader van het Communautaire Actieprogramma voor Verkeersveiligheid is de Europese Commissie voornemens botsenergie-absorptiecriteria in te voeren voor vrachtwagens. De aluminiumindustrie heeft reeds diverse oplossingen ontwikkeld voor personenwagens en railvervoer, en de branche staat klaar om deze uitdaging voor vrachtvervoer op te nemen. Wanneer gekeken wordt naar de metaalvervorming waarmee energieabsorberende elementen te maken krijgen bij een botsing, maken aluminiumsystemen het mogelijk om aanzienlijk meer botsingsenergie te absorberen per gewichtseenheid dan traditionele systemen. Over het algemeen

6

geldt dat er potentieel is om botsenergie-absorptiesystemen meer dan 40% lichter te maken. Om deze reden is aluminium bijzonder geschikt voor de bumpers aan de voor- en achterzijde evenals aan de zijkanten. Aluminium elementen kunnen ook worden gebruikt om het energieabsorptie potentieel te verbeteren voor beschermingsinrichtingen tegen klemrijden aan de voor- en achterzijden, en kunnen worden toegepast voor de bouw van zachte vervormbare vrachtwagenneuzen. Extra veiligheidsmaatregelen brengen altijd extra gewicht met zich mee. Maar dit kan vervolgens prima worden gecompenseerd door zware metalen te vervangen door aluminium.

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

Aluminium kan eenvoudig en kosteneffectief worden gerecycled Traditionele voertuigen worden na hun levenscyclus meestal ver buiten Europa geëxporteerd, maar aanhangers met veel aluminium blijven meestal hun hele levensduur in Europa, waar ze uiteindelijk ook tot schroot worden verwerkt6. Dankzij de hoge waarde van aluminiumschroot zijn er goede redenen om dit te verkopen aan schroothandelaren en wordt aluminium nooit in vuilnisbelten gestort. Gerecycled aluminium boet niet in aan kwaliteit en bespaart 95% van de eerste energie-input bij de productie. De energie die is vereist om primair aluminium te produceren, gaat niet verloren: deze ‘wordt opgeslagen in het metaal’.


KEIHARDE FEITEN Hoge ‘sterkte-gewicht’ en hoge ‘stijfheid-gewicht’ verhoudingen Aluminiumlegeringen die in commerciële voertuigen worden toegepast, hebben een sterkte-gewicht en stijfheidgewicht verhouding die vergelijkbaar is met de meest geavanceerde metalen zoals hoogwaardig staal en titanium. Deze unieke materiaaleigenschappen worden in aanmerking genomen bij het ontwerpen van een voertuig. Er kan immers geen gewicht worden bespaard met aluminium als het ontwerp simpelweg wordt gekopieerd van staal. Optimale ontwerpen voor aluminium zijn gebaseerd op specifieke secties, probleemloze overgangen en slimme verbindingen die normaliter een gewichtsbesparing bieden van 40 tot 60% ten opzichte van concurrerende materialen wanneer ze specifiek ontworpen zijn voor 1) gelijkwaardige of betere sterkte 2) gelijkwaardige stijfheid 3) gelijkwaardige levensduur. Om de gewichtsbesparingen te realiseren die met aluminium kunnen worden bereikt, moeten concurrerende materialen vaak een van de drie bovenstaande criteria opofferen en in dat geval is gewichtsbesparing zinloos.

Vergelijking van drie draagbalken, die geoptimaliseerd zijn qua gewicht en vervaardigd uit drie verschillende materialen en op basis van twee ontwerpcriteria7 DEFINITIES Traditioneel materiaal Deformatieweerstand (MPa)

Materiaal met hoge sterkte

Aluminiumlegering

350

760

250

E-Modulus (MPa)

210000

210000

70000

Dichtheid (kg/m³)

7800

7800

2700

GELIJKE STIJFHEID

GELIJKE STERKTE Materiaal met hoge sterkte

Traditioneel materiaal

Aluminiumlegering

Materiaal met hoge sterkte

Traditioneel materiaal

Aluminiumlegering

Sterkte

1

=

1

=

1

Sterkte

1

<

2,2

>

1,5

Stijfheid

1

>

0,3

<

0,6

Stijfheid

1

=

1

=

1

Gewicht

1

>

0,7

>

0,4

Gewicht

1

=

1

>

0,6

Sectiehoogte

1

>

0,6

<

1,2

Sectiehoogte

1

=

1

<

1,4

Een verdere optimalisering van gewicht is mogelijk met aluminium omdat: •D e eindige-elementen methode de precieze definitie mogelijk maakt van de meest gunstige geometrie van het desbetreffende deel; • Deze delen, zelfs indien zeer complex, eenvoudig kunnen worden geproduceerd met het aluminium extrusieproces.

7

Berekening gebaseerd op eindige-elementen methode. De resultaten zijn normaal voorkomende waarden en niet contractueel vastgelegd,


Hoge duurzaamheid Sommige vervoerders hebben hun bedenkingen betreffende de levensduur van een aluminium chassis voor zware toepassingen. Zij zijn zich er echter niet altijd van bewust dat de levensduur bij een juist ontwerp niet materiaalgerelateerd is. Ervaren fabrikanten optimaliseren hun ontwerp voor het materiaal dat ze gebruiken en zijn in staat een aluminium chassis te produceren dat een gelijke of hogere levensduur heeft maar waarvan het gewicht veel lager is dan bij conventionele modellen. Het is ook belangrijk om te benadrukken dat aluminium voertuigen opereren in transportsegmenten met de hoogste belastingsfactoren (bulk, grondwerken, etc.). Met andere woorden, ze worden veel intensiever gebruikt dan conventionele voertuigen en dat feit wordt meegenomen in het ontwerp van deze aluminium voertuigen.

Hoge stabiliteit Er wordt vaak gesteld dat het moeilijk zou zijn de IRTE8 Klasse A9 kipstabiliteit norm te realiseren voor een aluminium kipperchassis simpelweg omdat ‘het teveel meegeeft’ of dat, om dezelfde stijfheid te bereiken als van een stalen chassis ‘het lichtheidvoordeel nagenoeg zou worden opgeheven’. Maar tests, die gedurende de zomer van 2002 hebben plaatsgevonden, toonden echter aan dat beide beweringen volledig ongegrond waren. Zo slaagde een volledig uit aluminium vervaardigd voertuig, aanzienlijk lichter dan vergelijkbare voertuigen van andere metalen, met vlag en wimpel voor de IRTE Klasse A test bij 44 ton met een standaard chassis. Hiermee werd eens te meer aangetoond dat een juist ontwerp zowel een licht gewicht mogelijk maakt als de vereiste torsiestijfheid.

Aluminium is eenvoudig te repareren Maar weinig mensen weten dat Land Rovers als sinds 1948 een aluminium carrosserie hebben en dat niemand in de afgelopen bijna 60 jaar heeft geklaagd over reparatieproblemen. Dit geeft duidelijk aan dat reparaties wel degelijk mogelijk zijn. Reparatietechnieken voor aluminium wijken beslist af van de methodes die voor staal worden gebruikt maar de toonaangevende carrosseerieen chassisfabrikanten hebben een Europees dealernetwerk opgezet met efficiënte reparatiediensten.

Aluminium is een onbrandbaar materiaal Onder normale omstandigheden in de vrije atmosfeer zijn aluminium en aluminiumlegeringen volledig onbrandbaar en dragen niet bij aan brandverspreiding. Aluminiumlegeringen smelten bij ongeveer 650°C, maar geven daarbij echter geen schadelijke gassen vrij.

Corrosiebestendig Er zijn tal van aluminiumlegeringen beschikbaar die, bij een juist gebruik, een optimale corrosiebestendigheid bieden in elke toepassingsomgeving. Een perfect voorbeeld is het brede gebruik van onbeschilderd aluminium bij scheepvaarttoepassingen.

8 9

Institute of Road Transport Engineers, Verenigd Koninkrijk De ‘Klasse A’ norm stelt dat een oplegger, met een volledig geladen en opgeheven bak, 7° zijwaarts moet kunnen overhellen zonder om te vallen

MOVING UP TO ALUMINIUM EUROPEAN ALUMINIUM ASSOCIATION 10

SAMENVATTING De belangrijkste voordelen van aluminium: • • • • • • •

Extra inkomsten Minder uitstoot Lager energieverbruik Volstrekt niet-giftig Sterk Lichtgewicht Roest niet

• • • • • • •

Eenvoudig te repareren Gemakkelijk te verwerken Ontwerpflexibiliteit Gemakkelijk recyclebaar Veilig Goed te lassen Hoge restwaarde

ENKELE ALUMINIUMTOEPASSINGEN & GEWICHTSBESPARINGEN Componenten voor tractoren & vrachtwagens

Complete opbouwen

Componenten voor opbouwen

• carrosserie: 90m = -800kg • kipbak: -800 tot -2000kg • ADR brandstoftank: 43000l = -1100kg • zelflosser • silo

• • • • •

Veiligheidsonderdelen

Onderbouwen voor trailers

Toebehoren

• • • •

• • • •

• luchtdrukvaten: 6x60l = -54kg • dieseltank: 600l = -35kg • gereedschapskist: -15kg • laadklep: -150kg • wielen: 14 velgen = -300 kg

• • • •

cabine & deuren: -200kg chassis: -350kg aandrijflijn onderdelen: -125kg ophangingonderdelen: -110kg

voorbumpers: -15kg achterbumpers: -15kg zijbumpers: -20kg FUPs en RUPs (beschermingsinrichting tegen klemrijden aan de voor- en achterzijden)

2

chassis: 13,5m = -700kg chassis: 6m = -300kg chassis + vloer: 13,5m = -1100kg steunpoten: -35kg

schuifzeil rails: 2x13,5m = -100kg voorzijde: -85kg achterdeur: -85kg zijwanden: 600mm = -240kg klepsluitingen: 10x600mm= -50kg • vloer voor koelwagens

MOVING UP TO ALUMINIUM EUROPEAN ALUMINIUM ASSOCIATION 11

Foto credits Pagina Naam Bron 2.................Airbus 380......................................................... Airbus 2.................Catamaran UAI 50............................................. Babcock 2.................TGV Duplex........................................................ Alstom-SNCF 2.................Opel Vectra........................................................ Opel 2.................Peugeot 307...................................................... PSA 4.................Aluminium plateau oplegger.............................. Benalu 5.................Aluminium mini-aanhanger................................ Fahrzeugbau Tang GmbH, Hilden 5.................Gesmeed aluminium wiel................................... Alcoa Wheel Products 6.................Aluminium halffabrikaten................................... Verschillende Bronen 7.................Vrachtwagen crashmodule................................. European Aluminium Association 7.................Aluminium kipper op schroothoop..................... European Aluminium Association 9.................Stabiliteitstest met aluminium kipper................. STAS 9.................Aanhangerreparatie........................................... Benalu 10................Aluminium toepassingen voor vrachtwagens..... European Aluminium Association

Revision 0, Mei 2007

Broquevillelaan, 12 BE - 1150 Brussel - België tel: +32 2 775 63 63 Fa x : + 3 2 2 7 7 9 0 5 3 1 Email: [email protected] W e b s i t e : w w w. a l u m i n i u m . o r g

MOVING UP TO ALUMINIUM EUROPEAN ALUMINIUM ASSOCIATION

Recommend Documents