As novas aplicações para o alumínio na indústria...
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As novas aplicações para o
alumínio na indústria automotiva
Preparado por: Eng. Ayrton Filleti
Coordenador do Comitê de Mercado de Transportes da ABAL
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• Introdução
• Propriedades do alumínio
• Redução de emissões de CO2
• Uso do alumínio em veículos de passeio
• Cenário mundial
• Brasil
• Considerações finais
• Conclusões
Roteiro
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Introdução
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OBJETIV0S
• PROMOVER O ALUMÍNIO E INCENTIVAR
NOVAS APLICAÇÕES
• PUBLICAR ESTATÍSTICAS DA
INDÚSTRIA
• ELABORAR E RECOMENDAR NORMAS
TÉCNICAS
• REPRESENTAR A INDÚSTRIA EM
TODOS OS NÍVEIS DO GOVERNO E
JUNTO A ENTIDADES CIENTÍFICAS, DE
CLASSE E OUTRAS
• ESTREITAR AS RELAÇÕES ENTRE OS
COLABORADORES DO DESENVOLVI-
MENTO INDUSTRIAL DO ALUMÍNIO
66 Empresas Associadas -2010 -
0
20
40
60
80
100
PRODUTORESTRANSFORMADORES
100 80
(%)
Associação Brasileira do Alumínio
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• Metal na “juventude” - pouco mais de 100 anos de vida
• Novos produtos ainda estão sendo desenvolvidos
• Na condição de metal puro é bastante “mole”
• Adições de outros metais (até 10%) o tornam tão
resistente quanto o aço
• Brasil produziu 1.661 t de metal primário e consumiu
internamente 1.024 t no ano de 2008
O Metal Alumínio
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0,6 0,31,3
8,911,2
18,3
35,8
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Alumínio Cobre Zinco Chumbo Níquel Magnésio* Estanho
Aço 1,1 bilhão de toneladas (p)
milh
ões d
e t
on
ela
das
Fontes: World Metal Statistics e IBS
(*) – estimativa Metal Pages – relativo a 2007
(p) – previsão Worldsteel Association (WSA)
40,6 kt
Consumo Mundial de Metais
Consumo de metais em 2009
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Comitê de Transportes da ABAL
• A ABAL, através do Comitê de Mercado de Transportes, procura
difundir para os sistemistas, montadoras e meio acadêmico os
benefícios do uso do alumínio na Indústria Automotiva e de
Transportes
• Os sucessivos movimentos, principalmente nos países desenvolvidos,
liderados por America do Norte e Comunidade Européia, que ocorrem
para diminuir as emissões de CO2 (gás estufa), imagina-se, deverão
chegar ao Brasil e a outros países emergentes
• Esta apresentação procura mostrar a importância da divulgação das
novas legislações em discussão e sua implementação, para
importantes reduções de emissões, em linha com o preconizado pelo
Protocolo de Kyoto e o que será debatido em Copenhague
• Será mostrado que a redução do peso dos veículos é um dos
importantes fatores para atingir as metas que estão sendo estipuladas
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Propriedades do alumínio
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Propriedades do Alumínio
Dutilidade / Maleabilidade
Laminação Extrusão Forjamento
Trefilação Estampagem
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Propriedades do Alumínio
Leveza e Resistência
Densidade: Al = 2,7 g/cm3
Materiais ferrosos = 7,8 g/ cm3
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Propriedades do Alumínio
Condutibilidade térmica
Cerca de um terço inferior à condutibilidade do cobre e
aproximadamente 4 vezes mais condutor que o aço
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Propriedades do Alumínio
Resistência à corrosão
Camada delgada de Al2O3 – mesmo princípio da proteção contra
a corrosão que a camada de Cr2O3 confere ao aço inoxidável
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O alumínio absorve duas vezes mais a energia de impacto em uma
colisão e oferece o dobro da resistência quando comparado ao aço
Propriedades do Alumínio
Alta absorção de energia
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• Infinitamente reciclável sem perda das
características físico-químicas
• Consumo de energia de 5% em relação ao
consumo para produzir o alumínio a partir do seu
minério (bauxita)
• Cerca de 90% do alumínio contido nos veículos
fora de uso é reciclado
• Mais de 55% do alumínio usado na fabricação de
automóveis é proveniente da reciclagem do metal
Propriedades do Alumínio
100% Reciclável, Infinitamente
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Redução de emissões de CO2
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Demanda da Sociedade por Mudanças
• Meio Ambiente – emissões
NOx, CO, material particulado
• Mudança do clima – gases estufa
CO2
• Consumidores optando por tamanhos,
economia de combustível, segurança e
conforto
“Durante o século XX, os veículos mudaram a sociedade,
no século XXI a sociedade mudará os veículos”
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19%
transporte
24%
termoelétricas
19%
indústria
23%
doméstico
15%
incineração
biomassa
Geração de CO2
Fonte: International Energy Agency (IEA 2004)
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Sustentabilidade – Cenário Atual
• Comunidade Européia
– conscientização da necessidade de redução de gás
estufa – CO2
– legislação atual – informação da emissão veicular
em gramas de CO2/ km rodado
– a procura por carros compactos é crescente com
substancial redução dos SUV
• America do Norte
– CAFE (Corporate Average Fuel Economy) – definiu
na década de 70 standards de emissão modestos –
12 km/ litro
– Redução de consumo definida por B. Obama
• Diminuir dependência de petróleo importado
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Informação da Emissão de CO2
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Legislações em Aprovação
EU EUA Japão
Ano de vigência 2012/15 2011 2015
progressiva
Valores 130 g CO2/ km 15,0 km/l (2020) 16,8 km/l
Penalidades Multas Multas a definir
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
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0
50
100
150
200
250
300
350
BMW DC Ford GM Honda Nissan PSA Renault Toyota VW
g C
O2
pe
r k
m
US
Europe
Jpn
0
50
100
150
200
250
300
350
BMW DC Ford GM Honda Nissan PSA Renault Toyota VW
g C
O2
pe
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US
Europe
Jpn
Emissões de CO2 por Veículo
Fonte: European Aluminium Association
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Evolução do Peso dos Veículos
Fonte: European Aluminium Association
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• Pesquisa feita pela Ducker Worldwide junto aos
especialistas de montadoras americanas, apontou os
seguintes itens como importantes na redução de emissões
veiculares
– Uso de motores diesel
– Diminuição de massa
dos carros
– Carros hídridos
– Aerodinâmica
Redução de Emissões de CO2
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Atendimento da Legislação
• De acordo com recente pesquisa da Ducker Worldwide,
junto aos principais engenheiros das montadoras
americanas
– grandes mudanças virão com economia ruim ou não
– os executivos que cuidam do “powertrain” concordam
que:
• 50% da solução está relacionada com “powertrain”
• 50% da solução com redução do peso dos veículos
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
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Conceitos
Fonte:: Volkswagen AG
Resistencia
aerodinamica
Resistencia à
aceleração
Resistencia ao
movimento
Resistencia ao declive
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Diminuir o peso estrutural dos veículos, ou
manter seu peso em razão dos adicionais
recursos tecnológicos é um desafio constante
da Indústria Automotiva e de Transportes
Uso de materiais de baixa densidade
Eficiência e Sustentabilidade Ambiental
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Aço de alta resistência Titânio Alumínio
Magnésio Plástico Compósitos
Uso de Materiais Mais Leves
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Steel Aluminium
Fonte: ika - University of Aachen and the European Aluminium Association (EAA)
Potencial máximo de redução de peso
Aço (com LRT superior a 1,200 MPa): 11%
Aluminum (com LRT superior a 400 MPa): 40%
Components
Uso de Materiais Mais Leves
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Redução de peso e seu efeito na eficiência do combustível
Fonte: The Aluminum Association
8,9 9,3 9,8 10,2 10,6 11,0 11,5 11,9 12,3 12,7 13,2
(Km/l)
1550
1450
1350
1250
1150
(kg)
Peso do Veículo x Consumo
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Cada 10% de redução de peso nos
automóveis representa um aumento de
5 a 10% em eficiência de combustível
Cada 1 kg de redução do peso
diminuirá 20 kg de emissão de CO2
(gás estufa), durante a vida do veiculo
(160.000 km)
Redução de Peso
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Redução de Peso
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Análises de Ciclo de Vida
O ALUMÍNIO é o material mais sustentável
Fonte: Magnesium Front End Research and Development Project
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Steel
Magnesium
Aluminum
Lifetime Emissions Output Lifetime Energy Output
Fonte: Magnesium Front End Research and Development Project
O ALUMÍNIO produz menos emissões e consome
menos energia ao logo da vida útil de um veículo
Análises de Ciclo de Vida
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Uso do alumínio em veículos de passeio
- Cenário mundial -
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Consumo Mundial de Alumínio
36,8 36,0
42,9
26,0
22,8
16,0
10,7
29,8 28,7
14,5
27,0
14,8
11,4 11,3
25,8
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Can/ EUA Europa Japão Brasil 07 Brasil 08
% 2007
Fonte: Anuário Estatístico ABAL, 2008
transportes embalagens constr. civil
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Fonte: Ducker Worldwide, 2008
170,6 kg
34,9 kg
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Porcentagem do peso total –
América do Norte
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Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de BLOCOS DE MOTOR –
América do Norte
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América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de COLETORES DE ADMISSÃO –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
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América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de RODAS –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
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América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de ARTICULAÇÕES DE DIREÇÃO –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
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América do Norte
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de ARTICULAÇÕES E BRAÇOS DE CONTROLE –
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América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de CAPÔS –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
![Page 43: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/43.jpg)
América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de DEFLETORES DE CALOR –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
![Page 44: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/44.jpg)
América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de CÁLIPER DE FREIO –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
![Page 45: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/45.jpg)
América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de EIXOS CARDAN –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
![Page 46: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/46.jpg)
América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de PARA-CHOQUES –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
![Page 47: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/47.jpg)
América do Norte
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Penetração de BERÇOS, SUBESTRUTURAS E TRAVESSAS –
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
![Page 48: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/48.jpg)
América do Norte
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Por tipo de produto –p
![Page 49: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/49.jpg)
Mundo
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Por tipo de produto –
2009p
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Fonte: Ducker Worldwide, 2008Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Conteúdo de alumínio em veículos leve
– Por sistema ou componente –
América do Norte
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Fonte: Ducker Worldwide, 2008
Mundo
Materiais em veículos
2009p
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Peso de Alumínio por Veículo – 2009 p
124115 113
108100
81 7970
45
69
148
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Brasil
NA EU Jap Média Cor. China Índia Rus. A.Sul Bras. Afric.
mundo Ásia Eur. Oriente
Os veículos americanos são 20% mais pesados que os
dos demais países, e contém mais alumínio.
Produção mundial = 72,3 milhões de
veículos comerciais leves
(kg)
Fonte: Ducker Worldwide, 2008
2009p
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0
1
2
3
4
5
6
7
LME / Steel Ratio
Price DevelopmentAluminum vs. Steel
Source:
- Al: EAA LME 3 months
- Steel: MEPS
International 2008
Alu
min
um
vs. S
teel C
ost R
atio
Custo-Benefício
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Redução de massa e custo por componente
Fonte: IBIS Associates
Custo-Benefício
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Carroceria Audi TT
140 kg de ALUMÍNIO + 66 kg de aço
22% de alumínio fundido + 16% de perfis de alumínio extrudados +
31% de chapas de alumínio + 31% de chapas de aço (essas últimas
usadas nas portas, na tampa do porta-malas e na parte traseira, apenas
para equilibrar a distribuição de peso)
• união mecânica
(rebites, recalque e
parafusos flow-drill)
• união térmica
(soldas MIG, laser, a
ponto por resistência,
MAG e de pinos)
• união por
adesivagem ou
colagem
Estruturas mistas
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Uso do alumínio em veículos de passeio
- Brasil -
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Pesquisa IPT
Montadoras Consultadas
• Fiat Automóveis S.A. (Fiat)
• Ford Motor Company Brasil Ltda. (Ford)
• General Motors do Brasil Ltda. (GM)
• Honda Automóveis do Brasil Ltda. (Honda)
• Peugeot Citroën do Brasil Automóveis Ltda. (PSA)
• Renault do Brasil S.A. (Renault)
• Toyota do Brasil Ltda. (Toyota)
• Volkswagen do Brasil Ltda. (VW)
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• A produção nacional de veículos das três
montadoras, Fiat, Ford e VW representa 61,8%
da produção de automóveis e comerciais leves
nacionais.
• Os dados disponibilizados para esta pesquisa
totalizam 61,4% deste montante, ou 37,9% da
produção nacional.
Pesquisa IPT
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Conteúdo médio de Al em veículos Fiat, por modelo de automóvel
76,5 76,480,6 81,1 81,1 81,2
41,0 40,9 39,9 40,4
72,5
40,5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Uno 1.0 Palio 1.0 Idea 1.4 Punto 1.4 Stilo 1.8 Doblò 1.8
kg de alumínio/veículo Fiat
Considera componentes em Al de itens opcionais como ar condicionado, defletor decalor, roda, rack de teto e teto solar
Não considera componentes em Al de itens opcionais
Pesquisa IPT – FIAT
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Rodas 37,7%
Motor 26,5%
Transmissão16,0%
Trocadores e Def letores de
Calor
5,8%
Direção4,2%
Outros9,8%
Fiat - 79,5 kg de Al por veículo
Motor 45,9%
Transmissão 27,8%
Rodas 10,9%
Direção7,3%
Trocadores de Calor
5,3%
Outros2,8%
Fiat - 45,9 kg de Al por veículo
90% - peças fundidas
Pesquisa IPT – FIAT
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Conteúdo médio de Al em veículos Ford, por modelo de automóvel
Pesquisa IPT – FORD
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Rodas 35,9%
Motor 32,4%
Transmissão 17,3%
Trocadores e Def letores de
Calor
7,3%
Direção 6,7%
Outros Componentes
0,4%
Ford - 89,8 kg de Al por veículo
Motor 58,0%
Transmissão 30,9%
Trocadores e Def letores de
Calor
6,0%
Direção4,5%
Outros Componentes
0,6%
Ford - 50,1 kg de Al por veículo
98% peças fundidas
Pesquisa IPT – FORD
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Conteúdo médio de Al em veículos VW, por modelo de automóvel
28,2
34,0
66,7
73,2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
GOL NF 1.0 POLO 1.6
kg de alumínio/veículo VW
Não considera componentes em Al de itens opcionais
Considera componentes em Al de itens opcionais como ar condicionado e roda
Pesquisa IPT – VW
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Rodas55,2%
Motor 26,5%
Transmissão 9,5%
Trocadores e Def. de Calor
3,2%
Direção 2,2%
Outros Componentes
3,4%
VW - 70 kg de Al por veículo
Motor 59,7%
Transmissão 21,4%
Trocadores e Def letores de
Calor
6,2%
Direção 5,0%
Outros Componentes
7,7%
VW - 31 kg de Al por veículo
95% peças fundidas
Pesquisa IPT – VW
![Page 65: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/65.jpg)
Considerações finais
![Page 66: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/66.jpg)
Segundo entrevistas realizadas pela Ducker Worldwide com especialistas
da indústria do alumínio, da indústria automotiva e sistemistas
americanos:
• A probabilidade de haver um número significativo de carrocerias 100%
alumínio produzidas em massa, em 2020, é menor do que 15%
• A probabilidade de que um número significativo de veículos com
estruturas de carroceria parcialmente de alumínio sejam produzidos
em 2020 é de 60%
• Há 75% de probabilidade de que o consumo de alumínio irá crescer
para mais de 159 kg ou 163 kg por veículo nos próximos 12 anos
• Há apenas 25% de probabilidade de qualquer declínio do consumo
de alumínio nesse período
Pesquisa - Perspectivas
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Segundo entrevistas realizadas pela Ducker Worldwide com especialistas
da indústria do alumínio, da indústria automotiva e sistemistas
americanos:
• A probabilidade de que o crescimento do consumo de alumínio
se mantenha em quatro libras por veículo, por ano, até 2020
é de 75%
• Há uma baixíssima probabilidade – menos de 10% - de o alumínio
perder qualquer participação significativa para o aço, ferro ou magnésio
nos próximos 12 anos
• Tanto o alumínio quanto o aço de alta resistência serão “muito
significativos” nos esforços para aprimorar a economia de combustível
para 40% até 2020
Pesquisa - Perspectivas
![Page 68: As novas aplicações para o alumínio na indústria automotivadamec.ct.utfpr.edu.br/automotiva/downloadsAutomot/... · Legislações em Aprovação EU EUA Japão Ano de vigência](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022051810/6019472e8e2159269c0f0c69/html5/thumbnails/68.jpg)
Conclusões
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Conclusões
• Os países desenvolvidos estão empenhados em reduzir
as emissões de CO2 em linha com o que estabelece o
Protocolo de Kyoto
• A legislação da Unidade Européia é rigorosa e certamente
mudará substancialmente os hábitos da comunidade, e
exigirá um grande esforço da indústria automotiva
• A legislação americana, focando em consumo de
combustível, automaticamente diminuirá as emissões de
gás carbônico
• Apesar dos projetos de carros híbridos, a redução de
massa dos veículos é importante para reduzir as
emissões
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• A utilização de materiais leves, com ênfase no alumínio,
é fator determinante para atingir as metas das
legislações
• É provável que os SUV, no conceito atual, tenham
diminuição de aceitação junto ao consumidor
• O Brasil carece de legislação semelhante à européia e
americana
• O uso de alumínio em veículos montados no Brasil
deverá crescer, pelo forte apelo da sustentabilidade que
migrará dos países desenvolvidos para os emergentes
Conclusões
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redução de massa
economia de combustível
Conclusões
redução de emissões
maior segurança
melhor desenpenho
infinitamente reciclável
O Alumínio constrói melhores veículos