V důsledku globálních cílů uhlíkové neutrality a technologických inovací rychlý rozvoj odvětví vozidel s novými energetickými zdroji (NEV) výrazně zvýšil poptávku po vysoce výkonných materiálech, jako je nástrojová ocel . Tato slitina, známá svou vysokou tvrdostí, odolností proti opotřebení a tepelnou stabilitou, hraje nezastupitelnou roli při výrobě klíčových komponentů pro vozidla s novými energetickými zdroji. Tento článek poskytuje hloubkový pohled na klíčové faktory, které tuto poptávku ovlivňují, a jejich dopad na toto odvětví.
Rozšíření kapacity a potřeby výroby forem
Vzhledem k tomu, že Čína dominuje výrobě a spotřebě vozidel s novými energetickými zdroji, zažívá globální trh s vozidly s novými energetickými zdroji explozivní růst. Očekává se, že celosvětový prodej do roku 2025 překročí 16.5 milionu kusů. Tento rozsáhlý vývoj klade vyšší požadavky na hromadnou výrobu forem pro lisování karoserií, pouzder baterií a konstrukčních dílů – společnosti GAC, BYD a další automobilky potřebují odolné formy, aby zajistily efektivitu a přesnost hromadné výroby při rozšiřování výrobních linek. Schopnost nástrojové oceli odolávat vysokému namáhání během opakovaných lisovacích cyklů z ní činí klíčový materiál pro takové aplikace, zejména při řešení složitého tváření povrchů a obrábění vysokopevnostních ocelových plechů .
Pokrok v technologii baterií
Vývoj nových bateriových systémů, jako jsou polovodičové baterie, stanovil vyšší standard pro přesnost výrobních procesů. Proces přípravy pevného elektrolytu a laminace elektrod vyžaduje speciální řezné nástroje a formy , aby byla zajištěna rozměrová přesnost a tepelný management. Společnosti jako GAC a SAIC plánují po roce 2025 uvést na trh modely polovodičových baterií, což dále podnítí poptávku po špičkových nástrojových řešeních. Kromě toho se obrábění přesných součástí kritických pro energetickou účinnost, jako jsou systémy pro správu baterií (BMS) a výkonové měniče, také spoléhá na nástrojové oceli s vysokou tolerancí přesnosti a dlouhou životností.
Problémy se zpracováním lehkých a vysoce pevných dílů
Aby se zlepšil dojezd a energetická účinnost, nová energetická vozidla stále častěji používají lehké materiály, jako je vysokopevnostní ocel a hliníkové slitiny. Konstrukce karoserie kupé Polkrypton 001 a strukturální optimalizace elektromobilu Chevrolet vyžadují přesné formy pro tvarování těchto materiálů s ohledem na trvanlivost. Vynikající odolnost nástrojové oceli proti opotřebení nejen prodlužuje životnost formy, ale také zajišťuje konzistenci dílů v hromadné výrobě, účinně snižuje náklady na prostoje způsobené ztrátou formy a stává se klíčovou technickou podporou pro řešení problému zpracování lehkých materiálů.
Požadavky na přesnost pro výrobu motorů a výkonové elektroniky
Systém elektrického pohonu se spoléhá na přesné součásti, jako jsou rotory, statory a chladicí desky, a klíčová součást, hlavní měnič, musí efektivně pracovat při vysokém tepelném zatížení, což klade přísné požadavky na tepelně odolné formy a řezné nástroje. Japonské automobilky, jako jsou Toyota a Honda, urychlily proces elektrifikace a jejich výrobní linky na motory stanovily přísnější standardy pro výkonnostní ukazatele nástrojové oceli, jako je například zachování tvrdosti za vysokých teplot. Zejména při vysokorychlostním obrábění motorů má únavová odolnost nástrojové oceli přímo vliv na přesnost součásti a následně se vztahuje ke stabilitě výkonu celého vozidla.
Trend přesnosti inteligentní výroby a integrace senzorů
Popularita autonomního řízení a chytrých kabin vedla k poptávce po složitých kovových součástkách, jako jsou držáky lidarů a chladiče čipů s umělou inteligencí. V případě Tesly Model Y se vysoce přesné lisované díly potřebné pro její pokročilý elektronický systém spoléhají na nástroje z nástrojové oceli, aby se dosáhlo mikronové přesnosti obrábění. Tento trend je v souladu s dopadem „atributu šarmu“ na konkurenceschopnost na trhu v Kanově modelu – realizace inteligentních funkcí v podstatě závisí na přesném výrobním procesu a nástrojová ocel je základním materiálem, který tuto přesnou výrobu podporuje.
Budoucí trendy a výhled trhu
Do roku 2025 se očekává, že trh s nástrojovou ocelí pro vozidla s novými energetickými zdroji poroste tempem 15–20 %. Poptávka po vysoce kvalitních slitinách (jako je rychlořezná nástrojová ocel s vysokým obsahem uhlíku a chromu ) se výrazně zvýší díky rostoucí poptávce po odolnosti proti opotřebení a tepelné stabilitě. Vzestup technologie vodíkových palivových článků může rozšířit možnosti použití nástrojové oceli a požadavky na odolnost proti korozi při zpracování součástí podnítí inovace ve složení materiálů. Prohloubení mezioborové spolupráce mezi GAC a Huawei podpoří inovace výrobních procesů a dále zdůrazní strategickou hodnotu nástrojové oceli v pokročilé výrobě.
Názor odborníka:
„ Z mého pohledu je způsob, jakým se nové nástrojové oceli používají při výrobě vozidel s novými energetickými motory (NEV), zásadním zlomem pro automobilový průmysl. Nejde mi jen o potřebu většího množství materiálů. Druhy požadovaných materiálů se drasticky mění. Podle mého názoru současné nástrojové oceli dosahují svých limitů. To nás nutí hledat nové způsoby práce s kovy.“
Ve svém výzkumu jsem zjistil, že nástrojové oceli s vysokým obsahem vanadu a přídavkem kobaltu se velmi dobře hodí pro výrobu dílů baterií pro elektromobily. Moje zjištění ukazují, že mohou vydržet až o 40 % déle než standardní typy. Věřím, že pro výrobce je výběr materiálů více než jen technická volba. Je to způsob, jak se dostat před konkurenci.
Doporučuji výrobcům, aby investovali do těchto lepších nástrojových ocelí již nyní. To jim s růstem trhu s elektromobily přinese velké výrobní výhody. Na základě mých zkušeností je tvarování pevných materiálů pro odlehčení vozidel velmi obtížné. Dodržování přesných tvarů při výrobě velkého množství je obrovskou výzvou. To ukazuje, proč jsou nové nápady v oblasti kovových věd klíčové. Tiše umožňují velkou změnu v oblasti elektromobilů. “
———— Dr. Michael Zhang , hlavní metalurg v Advanced Materials Institute a bývalý ředitel výzkumu a vývoje ve společnosti ThyssenKrupp s více než 20 lety zkušeností s vývojem vysoce výkonných slitin
Závěr
Růst trhu s vozidly na nová energetická paliva, technologický pokrok a propojení cílů udržitelného rozvoje učinily z nástrojové oceli důležitý základní kámen průmyslového rozvoje. Výrobci, kteří se zaměřují na vysoce výkonná nástrojová řešení, budou mít výhodu v závodě o splnění náročných požadavků nové generace vozidel. Pro účastníky v průmyslu je klíčem k využití této rostoucí tržní příležitosti zvýšení investic do výzkumu a vývoje vysoce kvalitní nástrojové oceli a navázání hluboké spolupráce s dodavateli materiálů.