Staalproductie is niet de meest milieuvriendelijke industrietak. Tata Steel Nederland (TSN) staat dan ook voor de uitdaging om te vergroenen. Tegelijkertijd kunnen we als maatschappij en zeker als autosector niet zonder het staal van TSN en de producten die daarvan gemaakt worden.
Naast investeringen in R&D en productiefaciliteiten kost het vergroeningsproces bij TSN ook tijd. “Schoon, groen en circulair. Het is die drie-eenheid die TSN en onze leveringsketen – OEM’s en hun toeleveranciers, vooral Tier-1 – moeten helpen om het gebruik van grondstoffen en energie te beperken, en uiteindelijk een CO2-vrije keten te bewerkstelligen”, stelt Hans van der Weijde, directeur R&D bij TSN. “Het hoofddoel daarbij is om in 2045 volledig CO2-neutraal te zijn en om in 2030 al een CO2-reductie van 40 procent te realiseren.”
Innovaties
Op de weg naar een zero-emissieketen staan technologische ontwikkelingen niet stil. Die zijn ook nodig, want autofabrikanten en de onderdelenleveranciers van de OEM’s stellen steeds nieuwe eisen aan de door TSN te leveren staalsoorten. Het vergroenen van het productieproces en het verduurzamen van het staal heeft mede als doel om de klanten van TSN te helpen hun CO2-voetafdruk te verlagen of zelfs een zero-emissieproduct te ontwerpen. Tegelijkertijd moeten materialen makkelijk vervormbaar zijn, lichter, maar ook sterker en circulair inzetbaar.
Staal dat maximaal sterk en tegelijk maximaal vervormbaar is, lijkt twee zaken te willen combineren die onverenigbaar lijken. Daarbij komt de vraag naar een maximaal duurzaam product. Dankzij R&D-inspanningen komen staalproducenten als TSN steeds dichter bij het ‘ideale’ product:
Voor het chassis is de eis een hoge sterkte staal dat toch vervormbaar is. Veelal is dit wat dikker dan voor de rest van de auto, omdat tijdens het gebruik het chassis continu de krachten moet opvangen. TSN produceert hiervoor hoogwaardig warmgewalst staal op de vernieuwde warmbandwalserij in IJmuiden.
Voor de carrosseriedelen – die naast een esthetische ook een beschermende rol voor de passagiers hebben – is naast sterkte ook de maximaal mogelijke vervormbaarheid erg belangrijk. Hiervoor wordt innovatief dompelverzinkt staal gebruikt, zoals de zogeheten HyperForm-staalsoorten.
Voor de EV-batterijhulzen wordt ultraschoon vernikkeld staal geleverd vanuit een dochteronderneming van TSN in Duitsland. De batterij is een kostbaar onderdeel van de elektrische auto en de stalen huls moet de batterij dan ook in alle omstandigheden goed beschermen.
Voor de elektromotoren van een EV wordt zogeheten E-motorstaal geproduceerd via een partner van TSN in Zweden. Dit zijn zeer dunne speciale staalsoorten voor de lamellen van elektrische motoren waarbij eisen ten aanzien van hoge efficiency en magnetische eigenschappen van groot belang zijn.
Om auto’s lichter te maken en tegelijkertijd veiliger heeft Tata Steel Nederland nieuwe materialen ontwikkeld. Zo wordt er steeds meer gebruik gemaakt van high strength steel (HSS), advanced high strength steel (AHSS) en tailored blanks. Hans van der Weijde: “Een voorbeeld van zo’n AHSS-ontwikkeling is het hierboven al genoemde HyperForm, een familie van staalsoorten waar veel R&D-capaciteit in is gestoken om maximale sterkte met maximale vervormbaarheid te combineren. Bij het gebruik van dit soort AHSS-staalsoorten kan de totale carrosserie tot 20 procent lichter worden, iets wat over de hele keten heen bijdraagt aan duurzaamheid, onder andere door hun bijdrage aan een lagere CO2-voetafdruk.”
Toepassingen
Hans van der Weijde vervolgt: “Innovaties zijn er niet alleen ten aanzien van het staal zelf, maar ook ten aanzien van de toepassing van onze staalsoorten. Daarbij helpt digitalisering enorm. Zo heeft TSN een digitale auto ontwikkeld waarmee zowel individuele componenten als de gehele auto virtueel getest kunnen worden door middel van computersimulaties. Zo’n computermodel is enorm geavanceerd en stelt ons in staat om het gedrag van verschillende staalsoorten te bestuderen in bijvoorbeeld een crashtest. Daarbij wordt ook gekeken naar de repareerbaarheid van met nieuwe staalsoorten ontwikkelde producten.”
Nieuwe producten moeten ook hersteld kunnen worden. Door de mix aan staalsoorten en specifieke eigenschappen van de diverse delen kan het herstellen van zo’n individueel deel best complex zijn. In het kader van circulariteit en repareerbaarheid worden bijvoorbeeld schadeherstellers gestimuleerd om te repareren in plaats van vervangen. Toch kan een nieuwe materiaalmix voor schadeherstellers betekenen dat zij bij bepaalde schades toch voor vervanging boven herstel moeten kiezen. Het betekent dat er veel aandacht is voor de noodzakelijke combinaties van materiaalsoorten in de auto en de verbindingstechnieken die daarbij horen. Zo wordt op de afdeling R&D uitgebreid getest met diverse lasmethoden en verlijmingsproducten.
EV’s
Ook de EV-transitie gaat niet aan TSN voorbij. Wat betreft EV’s spreekt men bij TSN van drie golven. Onder Wave-1 worden de elektrische auto’s verstaan die op een chassis zijn gebouwd dat in principe voor een aandrijflijn met een verbrandingsmotor was ontworpen. Deze stap was nodig om snel de EV-transitie in te zetten. Wave-2, de huidige golf van EV’s, kenmerkt zich door een chassis dat speciaal voor de EV-aandrijflijn is ontworpen. Basjan Berkhout, hoofd marketing automotive bij TSN: “Wij zijn binnen onze R&D-activiteiten en met klanten al bezig met het ontwerp van chassis en carrosserieën voor autonoom rijdende auto’s, ofwel Wave-3. Die auto’s hebben heel andere uitdagingen in het ontwerp, zoals het feit dat passagiers tegenover elkaar zullen zitten en dichter bij een eventuele impactzone zijn gesitueerd. Dat vergt een andere kijk op de producteisen voor de carrosserie.”
Overigens verwachten de engineers van TSN dat wat betreft autonoom rijdende auto’s veel productinnovaties vanuit China de industrie en de markt zullen bereiken. “De huidige geopolitieke spanningen ten spijt zien wij dat Chinese OEM’s en hun tech-partners ten aanzien van softwareontwikkelingen erg ver zijn.”
Duurzaam
Omdat TSN relatief vooraan in de keten zit, rust op het bedrijf de belangrijke taak om maximaal te vergroenen: minder materiaalverbruik, minder energie en uiteindelijk groene waterstof bij de productie, maar ook CO2-arm transport. In de samenwerking met OEM’s in de pre-ontwerpfase van een nieuw model adviseert TSN ten aanzien van materiaaltoepassingen over circulariteit, emissies en de veiligheid van het eindproduct. Dat noemt men bij TSN design for sustainability. Uiteindelijk ontstaat zo een CO2-vrije keten.
Daarbij speelt zoals hiervoor al werd gezegd circulariteit een belangrijke rol. TSN verhoogt die circulariteit door staal te hergebruiken. Bij de productie wordt naast ijzererts steeds meer schroot toegevoegd. Wat betreft staal dat voor de auto-industrie wordt geproduceerd, ligt het schrootaandeel momenteel op 20 procent. De doelstelling voor 2030 is 30 procent. Daarbij is de kwaliteit van het eindproduct leidend.
