Prefacio A principios de la década de 1990, como especialista técnico en Ford Motor Company, tenía un pequeño personal de apoyo trabajando para mí para armar y resolver modelos de ingeniería asistida por computadora (CAE) de sistemas de vehículos grandes. Aunque mi trabajo se centró principalmente en el acero, también hice algunas investigaciones sobre materiales alternativos (por ejemplo, aluminio y magnesio). Fue alrededor de este período que Al Gore encabezó el Programa para Vehículos de Próxima Generación (PNGV) durante los primeros años de la administración Clinton. La investigación de materiales jugó un papel importante en ese programa@ y el aluminio pasó a primer plano como el material del futuro para los automóviles. La mayor parte del material se centró en la carrocería estructural del vehículo y en ese momento se afirmó que se podría ahorrar el 50% del peso convirtiendo el acero en aluminio; General Motors y Ford construyeron vehículos conceptuales de tamaño mediano para demostrar esa afirmación. Durante los primeros días de PNGV@ a través de mi propia investigación personal@ llegué a creer que las afirmaciones sobre la reducción de peso del aluminio probablemente estaban siendo exageradas@ pero tal vez no estaban tan lejos@ en el sentido de que los autos de esa época tenían arquitecturas algo no optimizadas y estaban construidos de aceros de resistencia bastante baja. El Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI) contrarrestó a PNGV construyendo la carrocería de acero ultraligero (ULSAB)@, que demostró que se podían lograr reducciones de peso cercanas a las afirmadas por PNGV mediante la aplicación extensiva de aceros de alta resistencia y arquitecturas adaptables. Este programa también introdujo aceros avanzados de alta resistencia (AHSS), principalmente aceros de doble fase, que se utilizaron para reemplazar algunos de los aceros suaves de la generación anterior y el acero convencional de alta resistencia (CHSS). Aunque los requisitos de Economía de Combustible Promedio Corporativo (CAFE) siguieron siendo los mismos durante este período, la Administración Nacional de Seguridad y Tráfico en las Carreteras (NHTSA) junto con el Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras (IIHS) estuvieron ocupados introduciendo nuevos requisitos de seguridad junto con procedimientos de prueba que se convirtieron en requisitos de facto. Esto, junto con las regulaciones pendientes sobre economía de combustible en los Estados Unidos y los altos precios del combustible en otras partes del mundo, impulsó una serie de iniciativas importantes por parte del Instituto Internacional del Hierro y el Acero (IISI) (por ejemplo, ULSAB-AVC y Future Steel Vehicle) y por PNGV@ que se transformó en Freedom Car bajo la administración Bush. También @ en ese momento @ Freedom Car se había vuelto más neutral en cuanto a materiales y apoyaba cierta cantidad de investigación sobre el acero. La investigación sobre el acero también contó con el apoyo de Auto/Steel Partnership (A/SP) en los Estados Unidos e internamente en las empresas automovilísticas y siderúrgicas. A lo largo de este período @ previo a mi jubilación a finales de 2006 @ muchos ingenieros de materiales en toda la industria automotriz todavía consideraban el aluminio como el material del futuro para los automóviles y todavía creían que el potencial de reducción de peso del aluminio era de alrededor del 45 % @ a pesar de todas las la investigación del acero dice lo contrario. Por esta razón, comencé a impartir un seminario en la Sociedad de Ingenieros Automotrices sobre AHSS que expondría el verdadero caso técnico de cuánto peso realmente se podría quitar a los automóviles utilizando las diferentes alternativas de materiales. Sin embargo, creo que el curso que estoy impartiendo difícilmente ha movido la aguja tanto para los ingenieros de materiales alternativos como para los ingenieros del acero. Como prueba de esto, los AHSS representan menos del 10% del volumen de chapa de acero utilizado antes del momento de escribir este artículo (2013). Sin embargo@ la industria del automóvil se enfrenta al mayor obstáculo@ en términos de regulación@ que jamás haya enfrentado. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) ahora exige que los automóviles alcancen un promedio de 54,5 MPG en toda la flota para 2025 a través de un programa de introducción gradual de economía de combustible muy agresivo. Para cumplir con este requisito, la industria automotriz está analizando detenidamente materiales alternativos, principalmente aluminio, y está acelerando la aplicación de AHSS. Mientras tanto@ la industria siderúrgica comienza a comercializar AHHS de segunda y tercera generación. En apoyo a los últimos desafíos automotrices en términos de reducción de peso, escribí este libro en un intento de exponer las verdaderas oportunidades para la utilidad de materiales alternativos en los automóviles y ofrecer la guía de diseño más actualizada en arquitecturas eficientes respaldadas por la aplicación de AHSS mientras se exploran los ahorros de peso y las ventajas resultantes de economía de combustible de esta estrategia. Se realizan comparaciones realistas con otros materiales alternativos mediante un análisis detallado. Se explorarán muchos proyectos en los que he formado parte para demostrar cómo se ha desarrollado la tecnología AHSS y para llevarnos a las estribaciones de la montaña que nosotros, como diseñadores de automóviles, ahora debemos escalar.
SAE R-431-2014 Historia
2014SAE R-431-2014 Aligeramiento del automóvil mediante aceros avanzados de alta resistencia