Quy trình sản xuất ô tô có thể trở nên tiết kiệm chi phí, thân thiện với môi trường và hiệu suất cao hơn khi sử dụng công nghệ mới để sản xuất các thành phần nhôm. Ảnh: Raufoss Technology

Nhôm đóng một vai trò quan trọng trong định hướng giảm trọng lượng của ô tô, đồng thời giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Một chiếc ô tô hiện đại chứa một khối lượng lớn nhôm và việc sử dụng kim loại này đang tiếp tục gia tăng.

Do đó, điều quan trọng là phải khai thác sử dụng vật liệu tối ưu nhất và một công nghệ đúc mới được phát triển ở Na Uy có tiềm năng thực hiện được mục tiêu này.

Quy trình đúc mới được gọi là Đúc áp suất thấp (LPC), cho phép đúc các bu lông nhôm có đặc tính bề mặt chất lượng cao. Hiệu quả của quy trình đúc mới cho phép kim loại được sử dụng trực tiếp trong sản xuất các bộ phận như hệ thống treo trong ô tô.

Hợp lý hóa sản xuất và tiết kiệm nguyên vật liệu

Đúc chi tiết áp suất thấp khiến cho việc sản xuất các bộ phận xe hơi bằng nhôm ít tốn kém, thân thiện với môi trường và hiệu quả hơn. Công nghệ cũng ngăn ngừa sự lãng phí một lượng lớn nguyên liệu thô.

Công nghệ đúc mới do nhà sản xuất nhôm Hydro phát triển, được thực hiện trong điều kiện chân không. Để kiểm nghiệm và chứng minh tiềm năng của công nghệ, Công ty Hydro đã mời Công ty nghiên cứu độc lập SINTEF và công ty sản xuất linh kiện ô tô bằng nhôm Raufoss Technology tham gia nghiên cứu thử nghiệm trong khuôn khổ dự án có tên HyForge. Cho đến nay, những kết quả đã rất khả quan.

Bằng phương pháp sử dụng công nghệ đúc mới, tiến trình sản xuất các linh kiện ô tô bằng nhôm ít tốn kém chi phí, thân thiện với môi trường và cho hiệu suất cao hơn, đồng thời giảm lượng phế liệu tạo ra trong sản xuất.

Hiện nay, dây chuyền sản xuất linh kiện ô tô được tạo thành từ một số bước sản xuất, bao gồm đúc, xử lý nhiệt, ép đùn và quy trình rèn - tạo hình tiếp theo để đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng được hình thành với hình dạng và chất lượng mong muốn.

Siri Marthe Arbo, nhà nghiên cứu thuộc SINTEF giải thích: “Công nghệ đúc mới cho phép loại bỏ hoàn toàn một bước quy trình trong dây chuyền sản xuất. Quy trình của chúng tôi loại bỏ giai đoạn ép đùn làm tăng hiệu quả sản xuất.”

Ngành công nghiệp ô tô thường sử dụng bu lông ép đùn trong sản xuất các bộ phận treo. Đây là một quy trình chi phí cao, tốn thời gian và năng lượng, đồng thời cũng tạo ra một lượng lớn chất thải và khí thải gây ô nhiễm.

Công nghệ đúc mới chất lượng cao đã chứng minh rằng có thể sử dụng vật liệu đúc để sản xuất các bộ phận treo, loại bỏ bước ép đùn khỏi quy trình sản xuất. Công nghệ đúc này cho sản phẩm ít khuyết tật hơn và mang lại cho vật liệu thô một bề mặt chất lượng cao.

Bà Arbo nhấn mạnh: “Đây là một công nghệ làm thay đổi quy trình trong sản xuất các bộ phận ô tô bằng nhôm do quy trình mới nhanh hơn, rẻ hơn mà không cần đến giai đoạn ép đùn với chi phí năng lượng cao và nhiều phế phẩm.

Quy trình đúc các bộ phận của hệ thống treo ô tô bằng nhôm loại bỏ một giai đoạn khỏi dây chuyền sản xuất. Ảnh: Raufoss Technology

Yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng

Nhóm nghiên cứu đã và đang tiếp tục làm việc để hiểu rõ hoạt động của vật liệu đúc và những đặc tính mà vật liệu có được trong quá trình rèn. Các nhà nghiên cứu đã tiến hành so sánh để xác định những thành phần hợp kim tối ưu, xem xét những thay đổi cần thực hiện đối với quy trình sản xuất.

Bà Arbo nói: “Trọng tâm của chúng tôi là triển khai quy trình sản xuất nhằm đảm bảo rằng hệ thống treo có những tính năng kỹ thuật cần thiết.  Đây là một thành phần quan trọng về an toàn, vì vậy có những yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng và đặc tính của sản phẩm."

“Chúng tôi đang xem xét quá trình xử lý nhiệt và tất cả các bước khác nhau trong quy trình mà vật liệu phải trải qua để chứng minh, vật liệu đúc không có khuyết tật và phù hợp với mục đích sử dụng. Chúng tôi cũng đang sử dụng những mô hình và mô phỏng để hiểu rõ hơn những gì xảy ra với vật liệu trong quá trình sản xuất”, Arbo nói thêm.

Ngoài các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhóm đã tiến hành các thí nghiệm vật lý với sự hợp tác của đối tác ngành Raufoss Technology của dự án. Những điều này liên quan đến việc tạo ra trình diễn đầu tiên của dây chuyền sản xuất các bộ phận treo bằng nhôm sử dụng bu lông đúc.

Chuỗi giá trị tạo nguồn thu của Na Uy

Mục đích của dự án HyForge là chứng minh và khẳng định thực tế rằng, sử dụng bu lông đúc là phương pháp tốt nhất để sản xuất những bộ phận treo trong tương lai.

SINTEF đang tham gia vào dự án này với sự hợp tác của Hydro và Raufoss Technology. Sau nhiều năm, công ty đã sản xuất các bộ phận bằng nhôm cho phần lớn các kiểu dáng ô tô. Kết quả khả quan của dự án có thể dẫn đến một chuỗi giá trị duy nhất của Na Uy, tạo ra nguồn thu lớn cho đất nước.

Jørgen Li tại Raufoss Technology cho biết: "Lượng khí thải carbon của doanh nghiệp chúng tôi sẽ giảm hơn nữa nếu mua các bộ phận đúc từ Hydro ở Husnes thay vì các bu lông ép đùn, được sản xuất từ trung tâm châu Âu. Ông nói: Việc vận chuyển cũng sẽ trở nên dễ dàng và đáng tin cậy hơn. Kế hoạch của chúng tôi sẽ là thay thế bu lông ép đùn bằng bu lông đúc trong dây chuyền sản xuất hiện nay ở Raufoss, nơi sản xuất các bộ phận cho Volvo.”

Ông Li giải thích, việc chuyển từ bu lông đùn sang bu lông đúc mang lại khả năng tiết kiệm chi phí lớn nhất cho dây chuyền sản xuất Raufoss. Đồng thời cũng giảm lượng khí thải carbon của công ty.”

Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, công nghệ đúc mới sẽ giảm 39 kg CO2 trên mỗi ô tô. Nguyên nhân quan trọng của con số này là các chi tiết của nhôm Na Uy được sản xuất bằng năng lượng "xanh" từ thủy điện.

Số liệu từ Hiệp hội các nhà sản xuất và kinh doanh mô tô (SMMT) công bố ngày 17/1 cho biết, nhu cầu về ô tô mới thân thiện với môi trường hơn tăng gần 3/4 so với cùng kỳ năm 2022, đồng thời doanh số bán các mẫu xe điện tăng đột biến.