Abstrait
Manuel de l'ingénieur en matériaux pour la production NEV - Sélection d'aciers AHSS, d'estampage à chaud et d'acier pour matrice Gigacasting
Les exigences matérielles pour les véhicules électriques à batterie, hybrides rechargeables et à autonomie étendue diffèrent considérablement de celles des véhicules à combustion interne. Les demandes en matière de conception légère, de blindage électromagnétique haute tension, de protection contre les chocs de batterie et de gigacasting ont poussé à une mise à niveau constante des familles d'acier, d'aluminium et d'alliages spéciaux. S'appuyant sur les normes de matériaux GB, EN et JIS, ainsi que sur les données de production de masse d'équipementiers tels que Tesla, BYD, NIO et Volkswagen, ce guide définit les règles de sélection des nuances couvrant cinq segments principaux : l'acier de construction BIW, les métaux des systèmes de batterie, l'acier électrique pour moteurs de traction, l'acier d'estampage et de forgeage de châssis et l'acier à outils spécifique au NEV. Tous les tableaux de qualité, les données de propriétés mécaniques et les tableaux de correspondance des composants sont conservés. Le contenu est destiné aux ingénieurs nationaux de conception et d'approvisionnement tout en s'adaptant à la recherche transfrontalière de Google et sert de référence quotidienne pour les spécifications des matériaux, les devis d'usine et les travaux de développement de moules.
Différences de sélection des matériaux de base entre ICE et NEV + répartition de la masse des matériaux du véhicule
Quatre différenciateurs majeurs
Les NEV transportent des batteries haute tension fonctionnant entre 300 et 700 V. Les exigences en matière de gestion du poids à vide, de résistance aux chocs, de performances NVH et de blindage EMI les distinguent des voitures ICE et définissent la sélection appropriée de la nuance d'acier :
Architecture de puissance : les véhicules ICE reposent sur des moteurs à combustion, tandis que les NEV transportent des batteries de 400 à 800 kg. La protection du train de roulement en cas de collision devient une priorité absolue, nécessitant de grands volumes d'acier au bore estampé à chaud de 1 500 MPa.
Objectifs de légèreté : la réduction de la masse des véhicules augmente directement l’autonomie, de sorte que l’utilisation mixte d’alliages d’acier à haute résistance, d’aluminium et de magnésium continue de croître.
Contrôle du bruit : sans bruit de moteur pour masquer les vibrations de la carrosserie, les aciers de construction doivent être associés à des conceptions absorbant l'énergie et amortissant les vibrations.
Blindage électromagnétique : les boîtiers métalliques pour le câblage haute tension, les boîtiers de batterie et l'électronique de puissance forment des cages de Faraday pour couper les interférences électromagnétiques. Logique de sélection de matériaux standard dans l'ensemble de l'industrie : construction légère pour étendre la portée → équilibrer les coûts des matériaux entre l'acier, l'aluminium et les composites → déployer de l'acier à ultra haute résistance pour la sécurité des batteries en cas de collision → adopter des alliages spéciaux pour les solutions de gestion thermique → utiliser des boîtiers métalliques pour le blindage EMI.
Distribution massive de matériaux de BEV grand public
Les données provenant de modèles produits en série comme le Tesla Model Y et le BYD Seal fournissent des références industrielles fiables pour la part de poids des matériaux par véhicule :
| Catégorie de matériau | Masse par véhicule | Pourcentage de poids BIW |
|---|---|---|
| AHSS et UHSS | 200 à 350 kg | 25%–35% |
| HSS conventionnel et acier doux | 350 à 500 kg | 40%–50% |
| Aluminium (feuille, extrusion, moulage HPDC) | 100-250 kg | 15%–25% |
| Moulages sous pression en magnésium | 5 à 30 kg | 1%–3% |
| Polymère renforcé de fibre de carbone (CFRP) | 10 à 50 kg | 1%–5% |
| Plastiques et matériaux composites modifiés | 80-150 kg | 10%–15% |
Observation de l'industrie : les assemblages en aluminium gigacast de la Tesla Model Y remplacent plus de 70 composants en acier estampé et réduisent la masse globale du BIW d'environ 20 %.
Évolution des nuances d'acier NEV BIW
Au cours des 15 dernières années, la résistance à la traction de l'acier de carrosserie automobile pour véhicules électriques a augmenté régulièrement, avec de nouvelles nuances dépassant 2 000 MPa :
| Génération | Laps de temps | Matériaux dominants | Plage de résistance à la traction |
|---|---|---|---|
| Premiers véhicules électriques de première génération | 2010–2015 | Acier doux + 340–590 HSS conventionnel | 270-590MPa |
| Véhicules de production de masse de deuxième génération | 2016–2020 | Panneaux de capot conventionnels HSS, AHSS et aluminium | 270-980MPa |
| Modèles grand public actuels de troisième génération | 2021–2024 | AHSS, UHSS, acier au bore estampé à chaud, pièces hybrides aluminium-magnésium | 270 à 1 500 MPa |
| Nouvelles plates-formes de quatrième génération (à partir de 2025) | 2025+ | Acier d'estampage à chaud ultra haute 2000MPa, assemblages multi-matériaux | 270 à 2 000 MPa |
Sélection de nuances complètes pour l'acier de construction BIW (tous les tableaux de référence conservés)
L'acier de carrosserie est divisé en cinq familles selon la résistance à la traction et la microstructure métallurgique : acier doux, HSS conventionnel, AHSS, UHSS et acier au bore estampé à chaud. Des qualités distinctes sont spécifiées pour différents composants de carrosserie.
Acier doux (série DC pour composants d'étirage à faible contrainte)
| Grade | Composition chimique typique | Résistance à la traction (MPa) | Application |
|---|---|---|---|
| DC01 | 0,04 % C, 0,20 % Mn | 270–410 | Panneaux de carrosserie intérieurs à faible contrainte |
| DC04 | 0,04 % C, 0,18 % Mn | 270–350 | Panneaux intérieurs standard d’emboutissage profond |
| DC06 | 0,02 % C, 0,15 % Mn | 270–350 | Pièces intérieures complexes avec emboutissage très profond |
| SPCE (norme JIS) | Correspond à la chimie DC04 | 270–350 | Feuilles de carrosserie pour plates-formes OEM japonaises |
Acier HSLA conventionnel à haute résistance
| Grade | Résistance à la traction (MPa) | Application |
|---|---|---|
| HC340LA | 340–460 | Renforts généraux du corps |
| HC380LA | 380–480 | Traverses de châssis, plaques intérieures de bas de caisse |
| HC420LA | 420–520 | Renforts de piliers intérieurs |
| HSLA340 / HSLA590 | 340–590 | Composants structurels universels |
| SAPH440 (norme JIS) | 440 | Estampages de châssis pour véhicules coréens et japonais |
AHSS : Familles Métallurgie DP / TRIP / CP / QP
Qualités primaires pour l'absorption de l'énergie en cas de collision, les poutres anti-intrusion des portes et les rails longitudinaux, équilibrant la résistance et la formabilité.
Acier biphasé (DP)
| Grade | Composition typique en pourcentage de poids | Résistance à la traction (MPa) | Utilisation des composants |
|---|---|---|---|
| DP590 | 0,10 % C, 1,50 % Mn, 0,50 % Si, 0,05 % Nb | 590 | Traverses de plancher, longerons inférieurs |
| DP780 | 0,13 % C, 1,80 % Mn, 0,30 % Si, 0,03 % Nb | 780 | Rails avant, panneaux extérieurs du montant B |
| DP980 | 0,15 % C, 2,00 % Mn, 0,50 % Si, 0,05 % Nb | 980 | Renforts d'impact latéral |
| DP1180 | 0,17 % C, 2,20 % Mn, 0,30 % Si, 0,04 % Ti | 1180 | Poutres d'intrusion de porte |
2 Acier TRIP (plasticité induite par transformation)
| Grade | Résistance à la traction (MPa) | Emplacement de la demande |
|---|---|---|
| TRIP590 | 590 | Structures absorbant l’énergie des collisions |
| TRIP780 | 780 | Rails d'écrasement avant |
| TRIP980 | 980 | Montants B, renforts de bas de caisse |
Acier pour phase complexe (CP) et trempe et séparation (QP)
| Grade | Résistance à la traction (MPa) | Application |
|---|---|---|
| CP800 | 800 | Jantes, renforts de pare-chocs |
| CP1000 | 1000 | Montant central B, culbuteurs latéraux |
| QP980 | 980 | Pièces de sécurité en cas de collision critique |
| QP1180 | 1180 | Poutres anti-intrusion de porte |
UHSS : acier au bore martensitique et estampé à chaud
Français : Obligatoire pour le blindage périmétrique de la batterie et les composants centraux de la cage de sécurité, résistance à la traction trempée jusqu'à 2 500 MPa :
| Famille de grades | Résistance à la traction après trempe (MPa) | Composants correspondants |
|---|---|---|
| Acier martensitique MS1180 | 1180 | Poutres d'impact latéral |
| Acier martensitique MS1300 | 1300 | Renforts de bas de caisse |
| Acier martensitique MS1500 | 1500 | Composants anti-intrusion lourds |
| Acier embouti à chaud 22MnB5 | 1500 | Piliers A/B/C, culbuteurs, pare-chocs, protections de batterie |
| Acier embouti à chaud 27MnCrB5 | 1700 | Pièces de cage de sécurité de véhicule haut de gamme |
| Acier estampé à chaud 30MnB5 | 1800 | Composants de l'exosquelette Tesla Cybertruck |
| Tesla Giga-Steel personnalisée | 2500+ | Structures de carrosserie porteuses ultralégères |
Tous les piliers A/B/C, rails de toit et culbuteurs utilisent de l'acier estampé à chaud 22MnB5. Les rails avant supérieurs adoptent le TRIP980, tandis que les rails avant inférieurs utilisent 22MnB5. Les poutres d'intrusion de porte et les poutres de pare-chocs sont formées d'acier au bore de 1 500 MPa. Le capot et les panneaux extérieurs des portes sont en alliage d'aluminium 6016/6022. Les boucliers inférieurs de batterie combinent des profilés en aluminium extrudé avec des plaques de protection en acier 22MnB5.
3 Sélection des matériaux métalliques pour les systèmes de batterie (boîtiers en acier, aluminium, métaux conducteurs internes)
Les batteries représentent le principal élément de sécurité des NEV. Les matériaux sélectionnés doivent répondre simultanément à quatre exigences clés : conception légère, résistance aux chocs, dissipation thermique et blindage EMI. Cette section couvre séparément les boîtiers du pack, le matériel interne du module et les plaques de refroidissement.
Tableau de comparaison des matériaux du boîtier de batterie
| Matériau du boîtier | Indice de légèreté | Niveau de coût | Protection contre les accidents | Performance thermique | Blindage EMI | Adoption des constructeurs OEM |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Aluminium extrudé + feuille d'aluminium | ★★★★★ | Mi-haut | Bien | Meilleur | Modéré | Tesla, BYD, NIO |
| Boîtier en acier estampé | ★★★ | Le plus bas | Excellent | Moyenne | Premiers véhicules électriques, série VW ID | |
| Boîtier en aluminium Gigacast | ★★★★ | Haut | bien | Excellent | Modéré | Nouveaux modèles Tesla, Xiaomi SU7, NIO |
| Composite SMC | ★★ | haut | Équitable | pauvre | Faible | Véhicules de niche à faible volume |
| Composite CFRP | ★★★★★ | Très élevé | Équitable | pauvre | Faible | Éditions limitées ultra luxe |
Nuances d'acier pour boîtiers de batterie
| Nuance d'acier | Famille de matériaux | Emplacement d'installation |
|---|---|---|
| DC04 / DC06 | Acier doux embouti | Couvercle supérieur de la batterie, supports internes |
| HSLA340 / HSLA380 | HSS faiblement allié | Cadre inférieur du paquet |
| DP590 / DP780 | AHSS | Nervures de renfort latérales |
| Acier embouti à chaud 22MnB5 | Acier au bore UHSS | Protections côté batterie |
Alliages d'aluminium courants pour les boîtiers de batterie
| Qualité d'aluminium | Processus de formage | Domaine d'application |
|---|---|---|
| 6005 / 6063 | Extrusion | Rails longitudinaux et transversaux du pack principal |
| 6082 / 7003 | Extrusion à haute résistance | Profils côté collision |
| 5182 / 5754 | Feuille timbrée | Plateaux inférieurs intégrés au refroidissement |
| A380 / C611 | Moulage sous haute pression | Plateaux de batterie Tesla Gigacast |
| 6061-T6 | Feuille timbrée | Emballer le couvercle supérieur |
Pièces métalliques internes pour modules de batterie
| Composant | Matériau standard | Note complémentaire |
|---|---|---|
| Cadre support de cellules | PA66+plastique chargé verre GF35 | Cadre isolé moulé par injection |
| Mousse d'espacement de cellules | Mousse PP/PE | Tampon thermique et absorption des chocs |
| Jeu de barres haute tension | Cuivre T2/T3 ; Alternative à l'aluminium 6061 | Le cuivre offre une conductivité supérieure, l'aluminium réduit la masse et le coût |
| Plaque d'extrémité de compression du module | Feuille d'aluminium 6061/6082 | Compression d'empilage uniforme |
| Plaque de refroidissement liquide | Aluminium 3003 brasé | Substrat de refroidissement liquide standard |
Substrats métalliques à noyau cellulaire
Bien qu'il ne s'agisse pas d'acier de construction, les métaux du collecteur de courant et du boîtier forment des composants critiques de la batterie : Collecteur de courant cathodique : feuille d'aluminium de 15 à 20 μm ; Collecteur de courant anodique : feuille de cuivre de 8 à 15 μm. Cellules cylindriques 4680 : boîtier en aluminium avec support de base en acier ; Cellules prismatiques à lame BYD : boîtier en aluminium ; Cellules de poche : film composite laminé en aluminium
Acier et alliages pour systèmes E-Drive (moteur, onduleur, réducteur)
Alliages d'aluminium moulé pour carters de moteurs de traction
| Qualité d'alliage | Processus de formage | Ajustement au segment du véhicule |
|---|---|---|
| A380 / A383 | Moulage sous haute pression | Voitures particulières ICE et BEV grand public |
| A356 | Coulée sous pression / Coulée semi-solide | Véhicules performants haut de gamme |
| 6061-T6 | Forge + usinage de finition | Supercars, véhicules électriques hautes performances |
| AZ91D | Moulage sous pression | Véhicules conceptuels légers |
Composition chimique standard A380 : équilibre Al, 7,5 à 9,5 % de Si, 3,0 à 4,0 % de Cu, 0,05 à 0,50 % de Mg, 0,7 à 1,1 % de Fe, 0,20 à 0,50 % de Mn, 0,5 à 1,5 % de Zn
Acier électrique non orienté pour noyaux de moteur (matériau déterminant la plage)
| Nuance d'acier électrique | Épaisseur de la feuille | Perte de base (W/kg à 1,5 T, 50 Hz) | Segment d'application moteur |
|---|---|---|---|
| 50W470 | 0.50mm | Inférieur ou égal à 4,7 | Moteurs d'entrée de gamme à bas prix |
| 35W440 | 0.35mm | Inférieur ou égal à 4,4 | Moteurs de traction grand public standard |
| 30W360 | 0.30mm | Inférieur ou égal à 3,6 | Véhicules électriques longue portée de moyenne à haute gamme |
| 25W300 | 0.25mm | Inférieur ou égal à 3,0 | Plateformes hautes performances 800V |
| 20W250 | 0.20mm | Inférieur ou égal à 2,5 | Moteurs phares à haut rendement |
| 50JN800 / 35JN300 | Stratification non orientée | Inférieur ou égal à 8,0 / Inférieur ou égal à 3,0 | Stratifications de rotor dédiées |
Composition de base de l'acier électrique non orienté : 2,0 à 3,5 % Si, 0,2 à 0,8 % Al, inférieur ou égal à 0,005 % C, 0,10 à 0,30 % Mn, inférieur ou égal à 0,003 % S, reste Fe.
Acier trempé et revenu/cémenté pour arbres de moteur
| Nuance d'acier | Voie de traitement thermique | Bande de couple applicable |
|---|---|---|
| 20CrMnTi/SCM415 | Cémentation et trempe | Moteurs à couple faible à moyen |
| 42CrMo/SCM440 | Désaltérer et tempérer | Moteurs de traction à couple élevé |
| 40Cr / SCr440 | Désaltérer et tempérer | Moteurs de voitures particulières standards |
| Inox 316L | Traitement en solution | Moteurs spéciaux résistants à la corrosion |
Composition standard de 42CrMo : 0,38 à 0,45 % de C, 0,17 à 0,37 % de Si, 0,50 à 0,80 % de Mn, 0,90 à 1,20 % de Cr, 0,15 à 0,25 % de Mo, reste Fe.
Boîtiers pour onduleurs et convertisseurs DC-DC
L'aluminium moulé sous pression A380 sert de matériau de boîtier standard. Les unités haute puissance utilisent de l'aluminium extrudé 6063 à ailettes pour une meilleure dissipation de la chaleur. Les moulages sous pression en magnésium sont adoptés pour les conceptions légères.
Châssis en acier et alliages forgés (sous-châssis, suspension, frein, direction)
Options de matériaux de sous-châssis
| Combinaison de matériaux | Méthode de formage | Applications sur le terrain OEM |
|---|---|---|
| Acier HSLA / DP780 / 22MnB5 | Estampé et soudé | Modèles grand public BYD, XPeng, Li Auto |
| 6061 + 6082 nœuds de connexion extrusion + coulée | Assemblage extrudé | Véhicules Tesla et NIO haut de gamme |
| Construction mixte acier-aluminium | Estampage + forgeage aluminium | Plateformes rentables de niveau intermédiaire |
Liste des matériaux des composants de suspension
| Composant du châssis | Matériau primaire | Alternative à faible coût |
|---|---|---|
| Bras de commande | Aluminium forgé 6061-T6 | Acier embouti DP780, fonte ductile GGG60 |
| Porte-fusée | Aluminium forgé 6061-T6 | Acier forgé 40Cr / 42CrMo, fonte GGG70 |
| Ressort hélicoïdal de suspension | Acier à ressort 55CrMn | 60Si2Mn |
| Barre stabilisatrice anti-roulis | Acier à ressort 55CrMn | 60Si2Mn plié à chaud |
| Tige de piston d'amortisseur | 20CrMnTi carburé | Acier trempé à faible teneur en carbone |
Matériaux de frein, de direction et de roue
Les disques de frein utilisent principalement de la fonte grise HT250. Des disques composites à matrice d'aluminium et carbone-céramique équipent les véhicules hautes performances. Les étriers de frein sont en aluminium moulé sous pression A380 standard. Système de direction : les tubes de colonne de direction utilisent du 20CrMnTi ; les barres de support adoptent 40Cr ; les pignons sont carburés en 20CrMnTi. Roues : les véhicules grand public utilisent de l'aluminium moulé A356-T6. Les modèles haut de gamme fonctionnent en aluminium forgé 6061-T6. Les voitures d'entrée de gamme utilisent des roues en acier estampé ; les supercars phares adoptent des roues en magnésium ou en fibre de carbone.
Acier à outils spécifique NEV (Gigacasting, estampage à chaud, estampage, moules par injection)
Les lignes de production NEV introduisent des presses gigacasting de 9 000 tonnes et connaissent une demande en forte hausse pour les matrices d'estampage à chaud 22MnB5. La sélection des aciers à outils diffère considérablement des programmes de véhicules ICE ; Les tableaux complets de dureté et d’application sont conservés ci-dessous.
Nuances d'acier pour matrices Gigacasting
| Composant de matrice | Qualité recommandée | Dureté de travail (HRC) | Raison de la sélection |
|---|---|---|---|
| Bloc de matrice principal | QRO90 Suprême / DH2F | 44–48 | Excellente résistance à la fatigue thermique pour les grandes matrices de 80 à 120 tonnes |
| Option de production de masse rentable | ESR H13 / 1.2344 | 44–48 | Coût des matières premières et durée de vie équilibrés |
| Inserts de cavité | H13 raffiné par ESR | 46–50 | Haute propreté pour éliminer les piqûres de surface de coulée |
| Douille de coulée et broches d'éjection | H13 / SKD61 | 48–54 | Résiste à l’érosion de l’aluminium fondu |
| Bloc de support de base de matrice | Acier au carbone S50C / S55C | 28–32 | Support structurel à faible coût |
Acier à outils pour matrices d'estampage à chaud 22MnB5
| Composant de matrice | Nuance d'acier | Plage de dureté (HRC) | Remarque sur les conditions de travail |
|---|---|---|---|
| Corps de matrice d'estampage à chaud | ESR H13 (1,2344) | 46–50 | Cyclage thermique continu à 800-950 degrés |
| Mise à niveau de la durée de vie prolongée | QRO90 | 46–50 | Fréquence réduite du polissage des fissures thermiques |
| Matrices de finition post-estampage à chaud | Acier pour travail à froid DC53 / D2 | 58–62 | Couper des flans en acier au bore trempés de 1 500 MPa |
Acier à outils d'estampage pour ébauches en aluminium et UHSS
| Estampage de matériaux vierges | Insérer une nuance d'acier | Revêtement assorti |
|---|---|---|
| Panneaux extérieurs en aluminium 6016/5754 | DC53 | Revêtement anti-grippage CrN/DLC |
| DP/QP 1180 UHSS | Acier V4 / ASP2060 PM | Revêtement d'usure haute température TiAlN |
| Matrice de tirage de capot en aluminium de classe A | Socle fonte ductile GGG70L + inserts DC53 | Revêtement de finition miroir DLC |
Acier de moulage par injection pour composants en plastique de batterie
Les grands corps de moule de boîtier de batterie utilisent du 1,2738HH pré-durci (38-40HRC), qui accepte le grainage chimique sans traitement thermique secondaire. Les inserts en plastique corrosif optique miroir et ignifuge adoptent l'acier inoxydable ESR S136 pour résister aux gaz de décomposition acides libérés lors du moulage. Les inserts H13 avec traitement de nitruration sont installés sur les zones à forte abrasion pour les matériaux en fibre de verre PA66+ afin de ralentir les rayures des fibres. Les petites glissières et noyaux utilisent DC53 / SKD11 pour une résistance aux chocs et une résistance à l'usure équilibrées.
Acier de frappe à froid pour fixations de batteries haute tension
L'acier rapide M2 / SKH-9 est standard pour les matrices de production en série fabriquant des boulons haute tension de grade 10,9/12,9 EV. Pour les lignes produisant plus d'un million de fixations par an, l'acier rapide ASP2060 PM réduit les incidents de casse de poinçonnage.
Référence du coût des matériaux 2024-2026 EXW Chine, USD/kg
Prix des tôles d'acier de construction
| Matériau en acier | Formulaire | Fourchette de prix (USD/kg) |
|---|---|---|
| Acier laminé à froid DC04 | Bobine | 0.7–1.0 |
| HSLA340 / HSLA590 | Bobine | 0.8–1.2 |
| Acier biphasé DP780 | Bobine | 1.0–1.4 |
| DP980 UHSS | Bobine | 1.2–1.6 |
| Acier martensitique DP1180 | Bobine | 1.4–2.0 |
| Blanc estampé à chaud 22MnB5 | Feuille découpée au laser | 1.3–1.8 |
| Acier d'estampage à chaud 30MnB5 | Feuille | 1.8–2.5 |
| Feuille d'estampage en aluminium 5182 | Feuille d'estampage | 2.5–3.5 |
| Feuille de panneau extérieur en aluminium 6016-T4 | Feuille d'estampage | 3.0–4.5 |
| Profilé extrudé en aluminium 6061-T6 | Profil extrudé | 3.5–5.0 |
| Lingot moulé sous pression A380 | Lingot coulé | 3.0–4.0 |
| Lingot de magnésium AZ91D | Matière première de moulage sous pression | 4.0–6.0 |
| Acier électrique 30W360 | Bobine | 3.0–4.5 |
| Acier électrique ultra fin 20W250 | Bobine | 6.0–10.0 |
Coût BIW par kilogramme par mélange de matériaux
| Schéma d'assemblage des matériaux | Coût par kilogramme (USD) | Lignes de véhicules assorties |
|---|---|---|
| Acier doux complet + HSS conventionnel | 0.9–1.3 | Véhicules électriques d’entrée de gamme à bas prix |
| HSS mixte + AHSS limité | 1.2–1.8 | BYD Dolphin, série Li Auto L |
| AHSS / UHSS + fermetures en aluminium | 1.8–2.8 | Tesla modèle Y, NIO ET5 / ET7 |
| Corps en aluminium gigacast étendu | 2.8–4.5 | Xiaomi SU7, véhicules électriques premium Lucid |
| Multi-matériaux avec CFRP | 5.0–15.0 | Voitures de sport phares de production limitée |
Tendances des matériaux de l’industrie après 2025
La technologie du gigacasting se développe rapidement, avec l'installation croissante de presses de 9 000 tonnes. Le nombre de composants en acier estampé par véhicule a chuté de 30 à 50 %, augmentant la demande d'acier à outils pour travail à chaud tel que le QRO90 et l'ESR H13. 2000MPa. L'acier au bore estampé à chaud de qualité MPa entre en production de masse, avec le déploiement du Giga-Steel personnalisé de Tesla pour réduire la masse tout en renforçant la protection contre les collisions côté batterie. Les conceptions BIW multi-matériaux deviennent la norme et les aciéries lancent des consommables dédiés au soudage acier-aluminium différent. L'intégration du châssis de batterie CTC et CTP élimine les panneaux de plancher estampés conventionnels, les remplaçant par de l'aluminium extrudé associé à de l'acier de protection estampé à chaud. La demande d'acier électrique ultra fin de 0,20 mm et 0,25 mm à faible perte dans le noyau augmente pour les plates-formes haute tension de 800 V, offrant ainsi de modestes améliorations d'autonomie par charge. Les équipementiers s’approvisionnent en volumes plus élevés de HSS automobile recyclés EAF pour réduire l’empreinte carbone. La pénétration de l'acier à outils PM augmente dans les lignes d'emboutissage UHSS et de frappe à froid de fixations à grand volume.
Stratégies matérielles standard des principaux équipementiers
| Marque OEM | Feuille de route des matériaux de base | Nuances d'acier et d'alliage primaires |
|---|---|---|
| Tesla | Aluminium Gigacast + acier au bore à ultra haute résistance | 30MnB5, extrusion 6005/6082, feuille 6016 |
| BYD | Allègement sélectif de l'aluminium, à dominante acier | DP980, 22MnB5, A380 moulé sous pression |
| NIO | Hybride acier-aluminium haut de gamme | DP980, 22MnB5, extrusion 6005 |
| XPeng | Architecture HSS axée sur les coûts | Qualités primaires HSLA590, DP780 |
| Li Auto (prolongateur de portée) | Acier lourd avec des pièces mineures en aluminium | HSLA590, 22MnB5 estampé à chaud |
| Xiaomi SU7 | Tout aluminium de qualité supérieure + acier local à haute résistance | 22MnB5, 6016, 6082 extrudés |
| Plateforme VW MEB | Acier et aluminium équilibrés | DP780, 22MnB5, 6005 extrudés |
| BMW Série i | CFRP + aluminium intensif | CFRP, 6005, moulé sous pression A380 |
Comparaison de la demande matérielle : ICE vs BEV
| Assemblage de véhicules | Véhicule ICE conventionnel | Véhicule électrique à batterie | Tendance de changement d’industrie |
|---|---|---|---|
| Bloc moteur | Fonte / aluminium | Éliminé (pas de moteur à combustion) | Utilisation de la fonte en baisse de 80 % |
| Carter de transmission | Fonte / aluminium | Boîtier en aluminium du réducteur à vitesse unique | Utilisation de la fonte en baisse de 70 % |
| Batterie | Pas présent | Coffrets de protection aluminium/acier (nouveau composant) | Nouvelle demande en aluminium, cuivre et aciers spéciaux |
| Moteur de traction | Non équipé | Laminages électriques en acier, boîtier en aluminium | Demande croissante d’acier électrique ultra fin à faibles pertes |
| Système d'échappement | Tube en acier inoxydable 409 | Complètement éliminé | Aucune demande de tube d'échappement en acier inoxydable |
| Réservoir à carburant | Acier estampé revêtu | Éliminé | Consommation réduite d’acier doux par emboutissage profond |
| Structure principale de BIW | Plus de 80% d'acier | 50 à 70 % d'acier, taux d'aluminium accru | Volumes croissants de HSS et d’extrusion d’aluminium |
| Câblage du véhicule | Cuivre basse tension 12 V | Barres omnibus en cuivre et aluminium haute tension 12 V + 400/800 V | Consommation plus élevée de cuivre et d’aluminium conducteur |
| Outillage de production | Emboutissage + matrices HPDC standards | Grands moules de gigacasting supplémentaires | Adoption plus élevée de l’acier pour travail à chaud H13 raffiné ESR |
Questions de sélection fréquemment posées
Q : Quelles qualités d'acier sont utilisées pour les structures de protection contre les collisions de batteries NEV ?
R : L’acier estampé à chaud 1 500 MPa 22MnB5 est le principal choix pour les protections latérales et inférieures contre les chocs de batterie. Les plates-formes légères l'associent à des extrusions d'aluminium 6082 à haute résistance pour équilibrer la réduction de masse et la résistance aux chocs. Les lignes de véhicules à faible coût adoptent des assemblages DP780 soudés multicouches.
Q : L'acier de travail à chaud de métallurgie des poudres est-il obligatoire pour les matrices de gigacasting ?
R : Il n’existe aucune spécification obligatoire. L'ESR H13 offre une sortie stable pour les exécutions de prototypes de faible à moyen volume. Les lignes exécutant plus de 100 000 tirs de coulée par an peuvent passer au QRO90 Supreme pour prolonger les intervalles de maintenance. L'acier pour travail à chaud PM n'est actuellement déployé que sous forme d'inserts localisés pour les zones d'usure extrêmes.
Q : Quel acier électrique fonctionne le mieux pour les moteurs de traction haute tension de 800 V ?
R : Les aciers électriques non orientés ultra-fins 20W250 et 25W300 sont préférés, offrant une perte de noyau plus faible à hautes fréquences et des gains de portée légers de 5 à 10 km par charge.. 30Le W360 peut être spécifié pour les moteurs à vitesse moyenne/basse inférieure à 12 000 tr/min afin d'équilibrer le coût des matériaux.
Q : Pourquoi spécifier le DC53 à revêtement DLC pour les matrices d'estampage des panneaux extérieurs en aluminium ?
R : Les alliages d’aluminium de la série 6000 ont tendance à se former fortement pendant le formage. DC53 offre une meilleure ténacité que la norme D2. Associé à un revêtement en carbone de type diamant DLC, le capteur en aluminium est considérablement réduit, conservant la finition de surface de classe A et réduisant les temps d'arrêt pour le polissage des moules.