Israel - Canada-Israel Industrial Research and Development

Israel
Creating New Metal Alloys to Build Lighter Cars and Increase
Their Fuel Efficiency
The automotive industry is constantly looking for new ways to decrease
the weight of vehicles to improve their fuel efficiency. Vehicle weight is
the largest single enemy of fuel economy as a heavy vehicle requires
more power than a smaller one to enable comparable acceleration and
load-hauling capacity.1 The amount and type of metal that is used in an
automobile can significantly alter its total mass.
Magnesium is the lightest of all structural metals at two-thirds the weight of
aluminum. It is also very strong in proportion to its weight with a superior
ability to dissipate the potentially damaging energy emitted from vibrations
during vehicle operation. When combined with aluminum, magnesium
brings these benefits to the resulting alloy.
To date, the automotive industry has limited the use of magnesium in
automobiles to components that operate at ambient and low temperatures.
As with most metals, magnesium alloys experience ‘creep’, slow, permanent
deformation caused by long-term exposure to heat and pressure.
Objective
The purpose of the Development of New Creep-Resistant Magnesium
Alloys for Powertrain Applications project was to co-develop a magnesium
alloy that is:
• Resistant to creep at elevated temperatures of 150 degrees Celsius;
• Suitable for manufacturing through high-pressure die-casting2;
• Priced competitively with aluminum; and
• Capable of providing substantial weight savings (25 to 35 percent)
compared to aluminum.
This CIIRDF-funded initiative brought together leading companies from two
highly distinct industries:
• Dead Sea Magnesium, an Israeli corporation that produces about 10
percent of the world’s magnesium; and
• Magna Powertrain, a leading Canadian automobile parts developer and
manufacturer with annual revenues over $17 billion.
The team aimed to produce an oil pan to test the feasibility of the new
magnesium alloy. During the first year of the project, the team completed
design and strength analysis, and in-car testing of this metal, declaring it
production-ready in early 2003.
Benefits and Outcomes
Since the inception of the project in 2002, the innovative magnesium alloy
has generated over $20 million in sales for Magna.
Technology: The partners successfully developed a magnesium alloy that
addresses the technical requirements of the project, as well as those of
many Original Equipment Manufacturers (OEM) that serve the automotive
industry.
Business: The success of this project is attributed to the unique collaboration
of a magnesium producer with an auto parts developer. Working together, the
partners contributed their respective expertise and succeeded where other
companies, operating independently, failed. Consequently, both companies
expanded their product offerings and market reach. For example, Magna
identified opportunities to use the newly developed alloy with leading car
companies. The team anticipates strong sales of the alloy in the future.
Participants
• Magna Powertrain, as the original partner, Tesma Engine Technologies,
merged into Magna in 2005 (Canada); www.magna.com
• Dead Sea Magnesium Ltd. (Israel); www.dsmag.co.il
http://auto.howstuffworks.com/how-to-buy-a-fuel-efficient-car2.htm
2
Die-casting is the process of forcing molten metal under high pressure into mold cavities (which are machined into dies). The die casting method is especially suited for applications where a large quantity of small to medium-sized parts are
needed with good detail, a fine surface quality and dimensional consistency. This level of versatility has placed die castings among the highest volume products made in the metalworking industry. http://en.wikipedia.org/wiki/Die_casting
1
Canada-Israel Industrial Research and Development Foundation Tel: 613-724-1284 www.ciirdf.ca
Israël
Créer de nouveaux alliages métalliques pour construire des voitures
plus légères et accroître leur efficience énergétique
L’industrie automobile recherche constamment de nouvelles façons de diminuer
le poids des véhicules pour améliorer leur efficience énergétique. Le poids des
véhicules est l’ennemi unique le plus important de l’économie de carburant,
puisqu’un véhicule lourd nécessite plus d’énergie qu’un petit pour produire
une accélération et une capacité de transport de charges comparables.1 La
quantité et le type de métal utilisé dans une automobile peuvent modifier
considérablement sa masse totale.
Le magnésium est le plus léger de tous les métaux de charpente, car il
représente les deux tiers du poids de l’aluminium. Il est également très
solide en proportion avec son poids, et il a la capacité supérieure de dissiper
l’énergie potentiellement dommageable émise par les vibrations durant le
fonctionnement d’un véhicule. En combinaison avec l’aluminium, le magnésium
transmet ces avantages à l’alliage qui en découle.
Jusqu’à maintenant, l’industrie automobile a limité l’utilisation du magnésium
dans les automobiles aux composantes qui fonctionnent à des températures
ambiantes et basses. Comme avec la plupart des métaux, les alliages de
magnésium subissent un ‘fluage’—une déformation permanente lente causée
par une exposition à long terme à la chaleur et à la pression.
Objectif
Le but du projet, intitulé The Development of New Creep-Resistant Magnesium
Alloys for Powertrain Applications consistait à développer conjointement un
alliage de magnésium :
• Résistant au fluage à des températures élevées de 150° Celsius;
• Adapté à la fabrication par le moulage sous haute pression2;
• Tarifé de manière concurrentielle avec l’aluminium;
• Capable de permettre des économies de poids substantielles (de 25 à
35 pour cent), comparativement à l’aluminium.
Cette initiative financée par la FCIRDI a réuni des entreprises prépondérantes
provenant de deux secteurs très distincts :
• Dead Sea Magnesium, société ayant son siège en Israël qui produit environ
10 pour cent du magnésium du monde;
• Magna Powertrain, concepteur et fabricant prépondérant de pièces automobiles
canadien ayant des revenus annuels de plus de 17 milliards de dollars.
L’équipe visait à produire un carter d’huile pour vérifier la faisabilité du nouvel
alliage de magnésium. Durant la première année du projet, l’équipe a complété
la conception et l’analyse des forces, ainsi que l’essai en voiture de ce métal et
sa déclaration « prêt à la production » au début de 2003.
Avantages et résultats
Depuis le début du projet en 2002, l’alliage de magnésium novateur a généré
des ventes de plus de 20 millions de dollars pour Magna.
Technologie : Les partenaires ont mis au point un alliage de magnésium
qui satisfait aux exigences techniques du projet, tout comme de nombreux
fabricants de l’équipement d’origine qui servent l’industrie automobile.
Possibilités d’affaires : La réussite du projet est attribuée à la collaboration
unique d’un producteur de magnésium avec un développeur de pièces
automobiles—en travaillant ensemble, les partenaires ont fourni leur expertise
respective et ils ont réussi là où d’autres entreprises, fonctionnant de manière
indépendante, ont échoué. Par conséquent, les deux entreprises ont élargi
leurs présentations de produits et leur part de marché. Par exemple, Magna
a découvert des possibilités d’utiliser l’alliage nouvellement mis au point avec
des chefs de file de l’industrie de l’automobile.
Participants
• Magna Powertrain, car le partenaire d’origine Tesma Engine Technologies,
a fusionné avec Magna en 2005 (Canada); www.magna.com
• Dead Sea Magnesium Ltd. (Israël); www.dsmag.co.il
http://auto.howstuffworks.com/how-to-buy-a-fuel-efficient-car2.htm
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Le moulage sous pression est le processus consistant à forcer le métal fondu sous haute pression dans les cavités d’un moule (qui sont usinées dans les moules métalliques). La méthode de la coulée sous pression est
particulièrement adaptée aux applications où une grande quantité de petites et de moyennes pièces sont requises avec de bons détails, une qualité de surface de tout premier ordre et une uniformité dimensionnelle. Ce niveau de
versatilité a placé le moulage sous pression parmi les produits ayant le volume le plus élevé fabriqués dans le secteur de la transformation des métaux. http://en.wikipedia.org/wiki/Die_casting
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Fondation Canada-Israël pour la recherche et le développement industriels Tél: 613-724-1284 www.ciirdf.ca