Al deze inspanningen van de industrie zijn gericht op het verwerven van de onaangeboorde markt in ontwikkelde en ontwikkelingslanden die reikhalzend uitkijkt naar lichtgewicht voertuigen vanwege de grote nadruk op stijgende olieprijzen en broeikasgassen zorgen. Deze lichtgewicht voertuigen gaan dus meer kilometers maken met dezelfde hoeveelheid energie in vergelijking met reguliere voertuigen. De uitdaging ligt echter bij de prijsstelling van het eindproduct vanwege de hoge kosten die gepaard gaan met de ontwikkeling en implementatie van deze geavanceerde materialen en productietechnologieën. Staal: Onder de metalen en composieten is staal het meest schattige onderdeel dat een belangrijke rol heeft gespeeld in het fabricageproces van de auto. Het is het belangrijkste interessegebied voor de staalindustrie en leveranciers van onderdelen die zwaar investeren in zijn innovatie. Het inherente vermogen van staal om impactenergie te absorberen in een crashsituatie leidde ertoe dat het materiaal vaak een eerste keuze was voor auto-ontwerpers. Terwijl de componenten in een carrosserie in witte structuur tests moeten ondergaan die bewijzen dat het metaal in staat is om impactenergie te absorberen of over te dragen in een crashsituatie om te beslissen over de geschiktheid van de materialen voor autotoepassingen.
ThyssenKrupp Steel Europe zette gemoderniseerde fabrieken op om staal met hoge treksterkte te produceren voor lichtgewicht autoconstructies, uitgangsmateriaal voor vertind staal, staal voor olie- en gaspijpleidingen en elektrisch staal. Terwijl Chrysler en veel buitenlandse autofabrikanten afhankelijk zijn van zink-ijzercoatings, die kunnen worden gemaakt door elektrolytisch verzinken of door galvanisch te produceren, wat een inline gegloeid gegalvaniseerd staal is, op hete onderdompelingslijnen.
In samenwerking met Sumitomo Metal Industries en Aisin Takaoka is Mazda Motor de eerste autofabrikant geworden die met succes voertuigcomponenten heeft ontwikkeld met behulp van 1.800 MPa ultrahoge treksterkte staal. De CX-5 wordt geleverd onder een lichter voertuig, heeft een stijver chassis dat grotendeels is gemaakt van staal met hoge treksterkte, waardoor de auto solide en gecomponeerd aanvoelt wanneer hij door ruw terrein, wegen of paden, ploetert. Een andere autofabrikant Honda heeft de Accord Euro bedacht die voor 50% is vervaardigd uit staal met een hoge treksterkte.
Aluminium: Een ander metaal dat een aanzienlijk potentieel biedt om het gewicht van een autocarrosserie te verminderen, is aluminium, dat wereldwijd het meest gerecyclede materiaal is. Aluminiun kan worden gebruikt in aandrijflijnen, chassis, legeringen en carrosseriestructuren van auto's.
Er is de afgelopen jaren een aanzienlijk gebruik van aluminium geweest en uit onderzoek van Sears blijkt dat 110 kg aluminium in voertuigen in 1996 is gebruikt en naar schatting is gestegen tot 250 - 340 kg, inclusief met of zonder het nemen van carrosseriepanelen of structuurtoepassingen tegen 2015. Terwijl de voorspellingen ook zeggen over aluminiumtoepassingen in kofferdeksels, motorkappen en deuren die hangen en de recente voorbeelden zijn aandrijflijnen, carrosseriestructuur, chassis en airconditioning. De huidige belangrijkste trend van het materiaal is voor motorblokken, een van de zwaardere onderdelen die worden overgeschakeld van gietijzer naar aluminium, wat resulteert in een aanzienlijke gewichtsvermindering.
De recente ontwikkeling is het toepassen van gesmeed aluminium op aluminium gietstukken en ook het vinden van toepassingen van gesmeed aluminium in hitteschilden, bumperversterkingen, airbagbehuizingen, pneumatische systemen, carters, stoelframes, zijdelingse botsingen panelen, enz.
De recente Mercedes-Benz SL krijgt een aluminium carrosserie. Gewicht bestaat uit 44% gegoten aluminium, 17% aluminium profielen, 28% aluminium plaatwerk, 8% staal en 3 % andere materialen. Hij weegt minder dan zijn voorganger vanwege het uitgebreide gebruik van aluminium constructie in cabriolet met intrekbare hardtop, maar is duurder geprijsd.
Volgens Mercedes-Benz verminderen de aerodynamische verbeteringen in dit model niet alleen de luchtweerstand, maar zorgen ze ook voor een stillere rit, met minder wind in de cabine en zelfs minder vuilophoping op de zijruiten. De relatieve botsbestendigheid van twee gelijkaardige voertuigen, de ene met meer aluminium en de andere met meer staal, zal de stalen auto echter een veiligheidsvoordeel geven. Terwijl, op een pond per pond basis, aluminium twee keer zoveel crash-energie absorbeert als typisch autostaal, gaat het argument verder door te stellen dat als voertuigen lichter aluminium zijn, zal helpen bij het brandstofverbruik, de prestaties en de veiligheid.
Magnesium: Vergeleken met aluminium en staal/gietijzer is magnesium respectievelijk 33% en 75% lichter. Terwijl de corrosieweerstand van moderne, zeer zuivere magnesiumlegeringen beter is dan die van conventionele gegoten aluminiumlegeringen.
Maar magnesiumcomponenten in autoproducten hebben veel mechanische/fysieke eigenschapsnadelen die een uniek ontwerp voor toepassing vereisen en de modulus en hardheid van magnesiumlegeringen is lager dan die van aluminium en de thermische uitzettingscoëfficiënt is groter. Er moet echter worden opgemerkt dat geschikte ribbels en ondersteuningen vaak de sterkte- en modulusbeperkingen kunnen overwinnen.
Nadat de EU een CO2-uitstoot van minder dan 120 g/kg heeft aangegeven, is magnesium het meest gepromote en gebruikte lichtste metaal in de automobielindustrie in Europa geworden. Het idee van kostenbesparing bij de ontwikkeling van gefabriceerde magnesiumcomponenten was bedoeld om de onderdelenprijzen ongeveer twee keer zo hoog te maken als die van de aluminium onderdelen.
Kunststoffen en composieten: Vanaf 1953 maken Corvette-polymeercomposietmaterialen deel uit van de auto-industrie. De voorkeur voor deze materialen groeide vanwege hun kortere doorlooptijden, lagere investeringskosten, lager gewicht en mogelijkheden voor het consolideren van onderdelen, corrosieweerstand, ontwerpflexibiliteit, materiaalanisotropie en mechanische eigenschappen in vergelijking met conventionele staalproductie.
De belemmering vond echter plaats vanwege de hoge materiaalkosten, lage productiesnelheden, bezorgdheid over recycleerbaarheid en verschillende factoren hebben grootschalige automobieltoepassingen van polymeercomposieten gehinderd. De kosten van composietmaterialen zijn gewoonlijk tot 10 keer hoger bij gebruik van koolstofvezels dan die van conventionele metalen en daarom moeten de belangrijkste doelen voor toekomstige ontwikkeling het gebruik van hybride composieten zijn, die lage kosten met zich meebrengen. BMW en VW gaven een voorsprong in het gebruik van koolstofvezelstructuren in hun voertuigen.
Staalconstructies worden in een versneld tempo vervangen door hybrides van metaal en kunststof. Er is dus een aanzienlijke concurrentie op de materiaalmarkt voor automobieltoepassingen. De groeiende bezorgdheid over het milieu versnelt ook de behoefte aan lichtere voertuigen voor een lager brandstofverbruik en ook voor de noodzaak van recycling.
De auto-industrie past dus commercieel haalbare strategieën aan, zoals alternatieve metalen en composieten, om aan de vraag te voldoen en de groeiende concurrentie in de industrie te ondersteunen. Maar het knelpunt van het scenario voor de industrie is niet alleen om aan de vraag naar lichtgewicht voertuigen te voldoen en kan ook de standaardvoorschriften voor voertuigen, de infrastructurele en economische problemen van het land, in twijfel trekken.
Toch zijn er aanzienlijke barrières bij het gebruik van deze materialen op grote schaal, voornamelijk vanwege de kosten van de grondstoffen of de grote kapitaalinvestering die nodig is voor de transformatie van de vormprocessen en het bereiken van de veranderende normen en voorschriften in de crashbestendigheid en betrouwbaarheid. Er is dus behoefte aan verder onderzoek naar de best haalbare processen, eigenschappen en goedkopere materialen om deze lucratieve industrie op zijn hoogtepunt te verzilveren.
