Hochfester Stahl: ein unabhängiger Verbündeter

Die für das autonome Fahren erforderliche Technologie hängt normalerweise von einigen gemeinsamen Elementen ab. Zum Beispiel gibt es normalerweise Radar, Kameras, LiDAR und verschiedene andere Sensoren. Wir haben von fortschrittlichen Algorithmen, adaptivem Lernen und künstlicher Intelligenz gehört, die alle für diese vielversprechende neue Ära des Fahrens notwendig sind.

Befürworter sagen, autonome Autos bringen eine bessere Infrastruktur, weniger Emissionen und das Ende von Verkehrstoten. Massive Veranstaltungen wie die North American International Auto Show zeigen, wie weit diese Technologie und ihre Versprechen fortgeschritten sind.

Es scheint nicht mehr wie die Zukunft zu sein, weil es bereits da ist.

Bildung & Nutzung

Strukturelle Integrität

Erwarten Sie das Unerwartete

Stabile Pfade & Mutige Visionen

Kosten & Energieverbrauch

Flügel & Räder

Bildung & Nutzung

Ohne eine der am längsten bestehenden Industrien in der Automobillandschaft würde diese mutige autonome Welt zu einem abrupten Stillstand kommen. Sicher, wir können eine Reihe von Softwareanwendungen leicht mit autonomem Fahren in Verbindung bringen, aber was ist mit einem Rohstoff wie Stahl? Wenn wir „fahrerloses Auto“ hören, kommt uns wahrscheinlich nicht Stahl in den Sinn, obwohl er es vielleicht sollte?

„Aus irgendeinem Grund verstehen die Leute, dass Autos eine neue Technologie sind, aber sie verstehen nicht, dass Stahl auch eine neue Technologie ist“, sagte Jody N. Hall, Ph.D., Vice President, Automotive Market, Steel Market Development Institut.

Das Steel Market Development Institute vertritt Stahlunternehmen und arbeitet eng mit der Automobilindustrie zusammen, um je nach Anwendung die richtigen Güten bereitzustellen. Die Organisation konzentriert sich auch darauf, die größere Automobilindustrie über die Verwendung und Vorteile des Materials aufzuklären. ArcelorMittal, ein multinationaler Stahlhersteller mit Hauptsitz in Boulevard d’Avranches, Luxemburg, teilt eine ähnliche Vision. Blake Zuidema, Director of Automotive Product Applications, verbringt viel Zeit mit den Autoherstellern.

„Mein Team arbeitet mit der Design-Community der OEM-Karosseriestruktur zusammen, um zu versuchen und zu verstehen, welche Arten von Materialeigenschaften erforderlich sind, um alle ihre Designziele zu erreichen“, sagte er.

Stahl ist in der Automobilindustrie weit verbreitet und macht einen erheblichen Teil des Fahrgestells, der Karosserie und der Gesamtstruktur eines jeden Fahrzeugs aus. Lkw in Originalgröße von General Motors, RAM und Ford verwenden beispielsweise einen hochfesten Stahlrahmen, um schwere Nutzlasten aufzunehmen. Andere Fahrzeuge, vom Minivan bis zum Crossover, verwenden Stahl für die Insassensicherheit und angenehme Fahrdynamik.

SMDI-Ausstellung auf der North American International Auto Show 2017 im Cobo Center in Detroit, Michigan. Hier abgebildet ist der neue Chrysler Pacifica. Die einzelnen Farben entsprechen verschiedenen Materialien, einschließlich ihrer Qualitäten und Eigenschaften, die zur Herstellung des Fahrzeugs verwendet werden. Foto: SMDI.

Strukturelle Integrität

Ein Teil des Fokus der Stahlindustrie beim autonomen Fahren besteht darin, den Entwicklern der Technologie ein haltbares Material bereitzustellen, das um ihre Komponenten herum geformt werden kann. Die Idee ist, dass die mit dem automatisierten Fahren verbundenen Sensoren effektiver sind, wenn sie geschützt sind.

„Wenn wir in der Lage sind, ihnen ein leistungsstärkeres Material zu geben, können sie ein effizienteres Design haben“, sagte Dr. Hall. „Sie brauchen eine Art Struktur, um all diese Sensoren an Ort und Stelle zu halten, und eine stahlintensive kann sie besser schützen.“

Es schützt jedoch nicht nur die Sensoren. Auch in Zeiten fahrerloser Autos steht der Insassenschutz im Vordergrund. Tatsächlich ist eines der Versprechen des autonomen Fahrens eine unfallfreie Welt, aber vielleicht ist diese Brille ein wenig zu rosarot?

„Ich würde gerne glauben, dass wir Verkehrsunfälle beseitigen werden, wenn wir auf autonome Fahrzeuge umsteigen, aber die einfache Tatsache ist, dass dies nicht zu 100 Prozent wahr sein wird“, sagte Zuidema. „Ich denke, wir werden die Zahl der Verkehrsunfälle drastisch reduzieren, aber keine Technologie ist perfekt.“

Zuidema verweist sowohl auf die kommerzielle Luftfahrt- als auch auf die Schifffahrtsbranche und darauf, wie sie auf automatisierten und verbundenen Systemen laufen. Trotzdem stürzen immer noch Flugzeuge ab und Schiffe sinken.

„Sensoren können ausfallen oder durch die Elemente verdeckt werden; Die Fahrbedingungen können sich bis zu dem Punkt verschlechtern, an dem die Sensoren den Rädern sagen, dass sie etwas tun sollen, aber wenn es keine Traktion gibt, ist das Fahrzeug im Grunde ein ballistisches Objekt“, erklärte Zuidema. „Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass autonome Fahrzeuge trotz der Technologie unfallfrei sein werden.“

SMDI, ArcelorMittal und andere Befürworter von Stahl glauben, dass autonome Autos passive Sicherheitsfunktionen genauso benötigen, wenn nicht sogar mehr, als aktive. Darüber hinaus muss das zukünftige autonome Auto so programmiert werden, dass es nicht nur die Welt um es herum – Straßen, Verkehrszeichen, Verkehr usw. – versteht, sondern sich selbst versteht.

Erwarten Sie das Unerwartete

Nehmen wir an, ein autonomes Auto trifft auf einen außer Kontrolle geratenen Kinderwagen und hat in diesem Szenario nur zwei Möglichkeiten, da es nicht möglich ist, rechtzeitig anzuhalten. Erstens trifft es den Kinderwagen oder verfehlt ihn, kollidiert aber mit einem anderen Objekt – Wand, Telefonmast, Muldenkipper usw. – mit anderen Worten, es gibt kein verheißungsvolles Ende dieser Situation. Wenn das Auto versteht, dass es einen sehr starken Sicherheitskäfig aus einem sehr haltbaren Material und hochentwickelte passive Sicherheitssysteme hat, wird dies seine Entscheidung beeinflussen.

Andererseits, wenn sich das Fahrzeug mit einem weniger integren Sicherheitskäfig und ingenieurtechnisch vernachlässigten passiven Sicherheitssystemen versteht, weil wir zu sehr auf das unfallfreie Autonomieversprechen gesetzt haben , dann könnte seine Entscheidung ganz anders ausfallen. Es kann tatsächlich den Kinderwagen treffen.

„Mir ist klar, dass dies eine Strecke sein kann, aber das sind die Dinge, über die man nachdenken muss, wenn es um autonome Fahrzeuge geht“, sagte Zuidema. „Wenn ich an autonom denke, denke ich immer noch, dass der Sicherheitskäfig des Autos genauso wichtig, wenn nicht sogar wichtiger sein wird.“

Der Dreipunkt-Sicherheitsgurt, wie er 1959 im Volvo PV 544 auftauchte. Nach Angaben der National Highway Traffic Safety Administration haben Sicherheitsgurte im Jahr 2014 fast 13.000 Menschenleben gerettet. Foto: Volvo Car Corporation.

Stabile Pfade & Mutige Visionen

Eines der prominentesten Beispiele für Sicherheit in der Automobilindustrie ist Volvo. Nils Bohlin, einem Volvo-Ingenieur, wird 1959 der weltweit erste 3-Punkt-Sicherheitsgurt zugeschrieben. Der Sicherheitsgurt ist wohl die größte und ikonischste passive Sicherheitsvorrichtung aller Zeiten und hat in den letzten fast 60 Jahren unzählige Leben gerettet. Dieses Vermächtnis wird durch die neue skalierbare Produktarchitektur (SPA) des Autoherstellers fortgeführt, die warmgeformten Stahl verwendet und als Rahmen für zukünftige Volvos dient.

„Die Verwendung von warmgeformtem, hochfestem Borstahl hat bei Volvo Tradition und bietet mehrere Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Produktion“, sagte Jim Nichols, Technology and Product Communications Manager, Volvo Car USA LLC. „SPA ermöglicht es uns, unseren Autos zusätzliche Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen und gleichzeitig das Gewicht zu reduzieren und die Crash-Performance zu verbessern.“

Die Vision von Volvo ist, dass bis 2020 niemand in einem neuen Volvo getötet oder schwer verletzt werden soll. Das sind volle fünf Jahre vor dem allgemeinen Konsens darüber, wann autonome Autos voraussichtlich auf den Markt kommen werden.

„SPA bringt uns dieser Vision durch zusätzlichen hochfesten Stahl und eine elektrische Architektur näher, die neue Sicherheitstechnologien unterstützen kann“, erklärte Nichols. „Mit der SPA-Plattform konnten wir sowohl eine elektrische als auch eine Netzwerkinfrastruktur aufbauen, die die Platzierung zusätzlicher Sensoren ermöglicht, die die autonome Fahrtechnologie unterstützen.“

Dr. Hall glaubt, dass solche Infrastrukturen am effektivsten sind, wenn Stahl im Spiel ist.

"Wir wollen die Struktur eines Fahrzeugs liefern, die Ingenieure nutzen können, um eine gute Fahrqualität, Haltbarkeit und Sicherheitsleistung zu bieten", sagte sie. „Allerdings müssen wir heute den Sensoren für die autonome Technologie einen Weg geben, und so gestalten wir die Form des Stahls entsprechend.“

Volvos Glaube an das autonome Fahren ist gut bekannt und sie haben sich in letzter Zeit mit viel Nachdruck dafür eingesetzt. Und während SPA mit seiner Elektro- und Netzwerkinfrastruktur die für das autonome Fahren notwendige Technologie unterstützen wird, liegt die Grundlage immer noch auf Langlebigkeit und Sicherheit.

„Dreißig Prozent der XC90-Architektur bestehen beispielsweise aus Borstahl, der zu den stärksten Materialien gehört, die heute erhältlich sind“, sagte Nichols. „Dieser Materialmix ermöglicht es uns, Aufprallkräfte abzulenken und zu absorbieren, wodurch Fahrer und Passagiere sicherer bleiben.“

Ein Volvo XC60 wird einem Frontal-Crashtest mit 35 mph unterzogen. Foto: Volvo Car Corporation.

Kosten & Energieverbrauch

Neben der Sicherheit sind die Kosten eine weitere Sorge, die Verbraucher unweigerlich haben werden, wenn sie mit einem autonomen Auto konfrontiert werden. Eine Denkrichtung schlägt vor, mit einem Aluminium- oder Kohlefaser-intensiven Körper zu gehen, um Gewicht zu sparen und daher die Anzahl der Batterien zu reduzieren. Da Batterie- und Elektroantriebe oft mit autonomen Fahrzeugen in Verbindung gebracht werden, setzen Stahlbefürworter entsprechende Strategien um.

"In der Vergangenheit waren Batterien sehr teuer, und wenn Sie die Anzahl der für einen bestimmten Leistungsbereich benötigten Batterien reduzieren konnten, konnten Sie die Kosten des Autos senken", sagte Zuidema. „Was wir jetzt sehen, sind die Kosten für Batterien, die sinken – die Grenzkosten sind so, dass es billiger ist, das Fahrzeug aus Stahl etwas schwerer zu machen, und obwohl Sie etwas mehr Batteriespeicher benötigen, die Kosten für die Batterien ist bei weitem nicht so teuer wie die Umstellung auf Aluminium oder Kohlefaser.“

Steel-Befürworter weisen auch auf die Umweltvorteile während der Herstellung hin, insbesondere da autonome Autos das Potenzial haben, selbst Emissionen zu reduzieren. Die Herstellung eines Automobils aus Stahl erfordert weniger Strom und CO2 und erzeugt dadurch einen geringeren CO2-Fußabdruck.

„Stahl benötigt naturgemäß während der Produktionsphase weitaus weniger Energie als andere Materialien wie Aluminium“, erklärte Zuidema. „Es braucht viel mehr Energie, Aluminiumoxid zu nehmen und es in reines Aluminiummetall umzuwandeln, als Eisenoxid zu nehmen und es in reines Eisen umzuwandeln.“

General Motors testet jetzt autonome Technologie in Michigan. Die Chevy Bolt EVs für die Tests verfügen über fortschrittliche autonome Systeme sowie andere Hardware, die für die Sicherheit der Insassen ausgelegt ist, wie etwa zehn Standard-Airbags. Der neue Chevy Bolt EV verwendet für zusätzliche Sicherheit in der gesamten Karosseriestruktur ausgiebig hochfesten Stahl. Foto: Allgemeine Motoren.

Flügel & Räder

Während einige Autohersteller bereits 2021 vorhersagen, ist es schwer zu sagen, wie sich der autonome Markt entwickeln wird, sobald die Fahrzeuge verfügbar sind. Meine Gefühle zum autonomen Fahren sind gemischt, obwohl das nicht immer so war. Als ich zum ersten Mal davon erfuhr und als wir anfingen, hier für Automoblog darüber zu berichten, war ich voll und ganz dafür. Heute bin ich mir nicht mehr so ​​sicher, aber ich möchte an das autonome Auto glauben und werde ihm eine Chance geben. Ich möchte glauben, dass das kommende autonome Automobilsystem uns alle Vorteile bieten wird, die es verspricht, und noch mehr.

Stellen Sie sich eine unfallfreie Welt mit besserer Infrastruktur und reduzierten Emissionen vor.

Es ist einfach großartig.

Ich bin jedoch nicht bereit, meinen Sicherheitsgurt für das autonome Fahrzeugsystem aufzugeben. Auf den Einsatz hochfester Stähle, die uns bei einem Aufprall schützen, möchte ich auch nicht verzichten. Ich werde der Autonomie eine Chance geben, aber ich werde ihr nicht mein ganzes blindes Vertrauen schenken. Das sollten Sie auch nicht.

Obwohl Flugzeuge die sicherste Art der Fortbewegung sind, schnalle ich mich beim Einsteigen immer noch an und achte darauf, dass der nächste Ausgang möglicherweise hinter mir liegt. Ich bleibe sogar für die Sicherheitspräsentation wach. Wie wir es oft mit Flügeln am Himmel tun, nehmen wir die Grundlagen, die uns schützen, als selbstverständlich hin. Wir sollten dies nicht mit unseren Rädern auf dem Boden replizieren, autonom oder auf andere Weise. Unser Glaube an das autonome System basiert am besten auf dem Verständnis, warum der moderne Sensor das bewährte Material benötigt und warum sie um aller Autonomieversprechen willen zusammenarbeiten müssen.

Carl Anthony ist Chefredakteur von Automoblog und lebt in Detroit, Michigan.