El proyecto ALMA logra reducir el peso de un vehículo eléctrico el 22%

En un paso decisivo hacia la consecución de los ambiciosos objetivos del Pacto Verde de la Unión Europea, el proyecto ALMA (Advanced Light Materials and Processes for the Eco-Design of Electric Vehicles) anuncia un avance transformador en el sector del transporte por carretera, logrado a través del aligeramiento sostenible. En el proyecto han participado y colaborado un constructor como Ford, un proveedor de componentes como Batz, un proveedor de materia prima como ArcelorMittal y el Centro tecnológico de Automoción de Galicia (CTAG).

Utilizando un enfoque basado en el ecodiseño y los materiales avanzados, con el apoyo de la herramienta BEVSIM de TNO para el Análisis del Ciclo de Vida (ACV) y el cálculo del Coste del Ciclo de Vida (CCV), el nuevo concepto de estructura de ALMA BEV ha logrado una notable reducción de peso del 22%. En concreto, se logró un notable aligeramiento de 160 kg en comparación con el diseño base de la estructura de un vehículo eléctrico a batería (BEV). 

La integración de materiales avanzados y la reducción de peso en la estructura contribuyeron a una disminución total de 1.850 kg de CO2-eq (dióxido de carbono equivalente), lo que supone una importante reducción del 24% de CO2-eq a lo largo de la vida útil del vehículo. En el conjunto del vehículo, la reducción de CO2-eq fue del 9%.

Según la estrategia de movilidad inteligente y sostenible, la UE aspira a tener al menos 30 millones de vehículos de cero emisiones en sus carreteras para 2030 y lograr una reducción del 90% de las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con el transporte de aquí a 2050. La consecución del proyecto ALMA está a punto de desempeñar un papel fundamental en el compromiso de descarbonizar el transporte por carretera y promover enfoques de economía circular en la industria del automóvil, un sector conocido por sus considerables emisiones de carbono, la intensidad de consumo de materiales y los retos que plantea la eliminación de los vehículos al final de su vida útil.

Presentación de los resultados del proyecto ALMA

En diciembre de 2023, el Proyecto ALMA presentó sus resultados en el evento de transferencia de tecnología del clúster Enlight EVs durante la Global Automotive Components and Suppliers (GACS) Expo en Stuttgart, Alemania.

ArcelorMittal, socio del consorcio, mostró logros tangibles a través de dos demostradores físicos: el H-Frame y el Door Ring. Estos demostradores validaron procesos de fabricación eficientes y el concepto de integración de varias piezas (Multi-Part Integration) empleando la tecnología Laser Welded Blanks (piezas en bruto soldadas con tecnología láser) utilizando aceros avanzados de alta resistencia (AHSS).

Logros del proyecto ALMA

Enfoque de Ecodiseño para la Sostenibilidad

ALMA empleó un enfoque de ecodiseño, integrando las metodologías de Análisis del Ciclo de Vida (ACV) y de cálculo del Coste del Ciclo de Vida (CCV), para desarrollar una estructura de vehículo eléctrico a batería (BEV) usando varios materiales. El innovador concepto logró una reducción de peso del 22% respecto a la estructura base del BEV, cumpliendo los estrictos requisitos de colisión verificados mediante herramientas de simulación virtual (CAE).

En colaboración con Ford y CTAG, el enfoque holístico de ingeniería circular de ALMA se validó en condiciones reales mediante múltiples escenarios de choque. BEVSIM, la herramienta de ACV y CCV de TNO, desempeñó un papel fundamental en la evaluación del impacto ambiental de los materiales en cada fase, orientando la toma de decisiones para minimizar la huella ambiental y garantizar al mismo tiempo la rentabilidad y la capacidad de fabricación. 

Fabricación eficiente y materiales innovadores

La eficiencia de los procesos de fabricación se tradujo en un menor número de referencias, y la integración por parte de ArcelorMittal de calidades de acero de altas prestaciones contribuyó a reducir el uso de materiales y al correspondiente ahorro de peso de los vehículos. El concepto Multi-Part Integration de ArcelorMittal, que utiliza la tecnología Laser Welded Blanks, consolidó alrededor de 10 piezas en un único componente de gran tamaño mediante una única operación de estampación, consiguiendo perfiles de menor espesor.

Batz, junto con Ford y CTAG, priorizaron el aligeramiento utilizando composites SMC (compuestos de láminas moldeadas con propiedades estructurales). Los logros clave incluyen el desarrollo de diseños innovadores para la cubierta de la batería y el refuerzo del panel de abordo, introduciendo material avanzado de fibra de vidrio tejida donde sea necesario para garantizar la protección contra impactos y la integridad estructural con un rendimiento similar al obtenido con aceros o metales.

Los métodos de simulación de Fraunhofer ITWM, validados en colaboración con Ford, BATZ y CTAG, demostraron la seguridad en caso de colisión de los componentes en base a SMC al tiempo que redujeron el peso del vehículo.

Circularidad

El método de ensamblaje reversible de RESCOLL mediante adhesivos reversibles garantizó una separación rentable y eficiente al final de la vida útil, fomentando prácticas de economía circular en la industria del automóvil.

El sistema de monitorización estructural de Innerspec, que utiliza el análisis de firmas acústicas, resultó prometedor para evaluar el desgaste y los posibles daños en composites y piezas de acero, mejorando el sistema general de monitorización del estado del vehículo.

Reciclado y Recuperación de Materiales 

ArcelorMittal demostró con éxito la reciclabilidad de Fortiform S1270 mediante ensayos de reciclado. Además, los ensayos confirmaron que la chapa de acero Ultimate (laminado) no desprende fragmentos de plástico durante la trituración, lo que reduce el riesgo de que aumenten los residuos de piezas de vehículos trituradas que llegan a los vertederos. Las pruebas no mostraron problemas industriales o medioambientales para ninguno de los dos productos. Por lo tanto, la forma actual de tratamiento y reciclado de los vehículos al final de su vida útil puede aplicarse a los nuevos productos de acero y queda así demostrado en un nivel de madurez tecnológico avanzado (TRL9).

Por otro lado, TNO demostró el reciclado y la recuperación de materiales composites mediante procesos de pirólisis y solvólisis. En ambos casos, la calidad de los materiales recuperados mostró un buen potencial de reutilización, bien en nuevos materiales o, como en el caso de la pirólisis, también para alimentar el proceso.