Procesul Shape transformă deșeurile de aluminiu în piese noi pentru vehicule

Deșeurile de aluminiu pot fi acum colectate și transformate direct în piese noi de vehicule, folosind un proces inovator dezvoltat de industria auto, în special pentru vehiculele electrice.

Reducerea emisiilor cu 90 %

Potrivit Azocleantech.com, Laboratorul Național de Nord-Vest al Departamentului de Energie al Departamentului de Energie, în colaborare cu compania de tehnologie de mobilitate Magna, dezvăluie un nou proces de producție care reduce mai mult de 50% din energia incorporată și mai mult de 90% din emisiile de dioxid de carbon, eliminând necesitatea de a mine și rafina aceeași cantitate de minereu de aluminiu brut. Aluminiul ușor poate ajuta, de asemenea, la extinderea autonomiei de rulare a vehiculelor electrice.

Acest proces patentat și premiat de procesare și extrudare asistată prin forfecare (ShAPE™) colectează bucăți de deșeuri și rămășițe de aluminiu din producția de automobile și le transformă direct în material adecvat pentru piese noi de vehicule. Acum este scalat pentru a face piese ușoare din aluminiu pentru vehicule electrice.

Cel mai recent progres, descris în detaliu într-un nou raport și într-un articol de cercetare Manufacturing Letters, elimină necesitatea de a adăuga aluminiu nou extras la material înainte de a-l folosi pentru piese noi. Prin reducerea costului de reciclare a aluminiului, producătorii pot fi capabili să reducă costul total al componentelor din aluminiu, permițându-le mai bine să înlocuiască oțelul.

Fără tratament termic

„Am arătat că piesele din aluminiu formate cu procesul ShAPE îndeplinesc standardele industriei auto pentru rezistență și absorbție a energiei”, a declarat Scott Whalen, cercetător în materie de materiale PNNL și cercetător principal.

„Cheia este că procesul ShaPE descompune impuritățile metalice din deșeuri fără a necesita o etapă de tratament termic consumatoare de energie. Numai aceasta economisește timp considerabil și introduce noi eficiențe”.

Noul raport și publicațiile de cercetare marchează punctul culminant al unui parteneriat de patru ani cu Magna, cel mai mare producător de piese auto din America de Nord. Magna a primit finanțare pentru cercetarea în colaborare de la Biroul de tehnologii pentru vehicule al DOE, programul Lightweight Materials Consortium (LightMAT).

„Sustenabilitatea este în fruntea a tot ceea ce facem la Magna”, a declarat Massimo DiCiano, Manager Materials Science la Magna. „De la procesele noastre de fabricație până la materialele pe care le folosim, și procesul ShAPE este o dovadă excelentă a modului în care căutăm să evoluăm și să creăm noi soluții durabile pentru clienții noștri.”

Avantajele aluminiului

Pe langa otel, aluminiul este cel mai folosit material in industria auto. Proprietățile avantajoase ale aluminiului îl fac o componentă atractivă pentru automobile.

Mai ușor și puternic, aluminiul este un material cheie în strategia de a face vehicule ușoare pentru o eficiență îmbunătățită, extinzând autonomia unui vehicul electric sau reducând dimensiunea capacității bateriei. În timp ce industria auto reciclează în prezent cea mai mare parte din aluminiu, acesta adaugă în mod obișnuit aluminiu primar nou extras înainte de a-l reutiliza, pentru a dilua impuritățile.

Producătorii de metale se bazează, de asemenea, pe un proces vechi de un secol de preîncălzire a cărămizilor, sau „billets”, așa cum sunt cunoscute în industrie, la temperaturi de peste 1.000 °F (550 °C) timp de multe ore. Etapa de preîncălzire dizolvă grupuri de impurități precum siliciul, magneziul sau fierul din metalul brut și le distribuie uniform în țagla printr-un proces cunoscut sub numele de omogenizare.

În mai puțin de o secundă!

Prin contrast, procesul ShaPE realizează aceeași etapă de omogenizare în mai puțin de o secundă, apoi transformă aluminiul solid într-un produs finit în câteva minute, fără a fi necesară nicio etapă de preîncălzire.

„Cu partenerii noștri de la Magna, am atins o etapă critică în evoluția procesului ShAPE”, a spus Whalen. „Am demonstrat versatilitatea sa creând piese pătrate, trapezoidale și cu celule multiple, care îndeplinesc toate standardele de calitate pentru rezistență și ductilitate.”

Pentru aceste experimente, echipa de cercetare a lucrat cu un aliaj de aluminiu cunoscut sub numele de 6063 sau aluminiu arhitectural. Acest aliaj este utilizat pentru o varietate de componente auto, cum ar fi suporturi de motor, ansambluri de bara de protecție, șine de cadru și ornamente exterioare.

Echipa de cercetare PNNL a examinat formele extrudate utilizând microscopia electronică cu scanare și difracția cu retrodifuzare a electronilor, care creează o imagine a plasării și microstructurii fiecărei particule de metal în produsul finit.

Rezultatele au arătat că produsele ShAPE sunt uniform rezistente și nu au defecte de fabricație care ar putea cauza defecțiunile pieselor. În special, produsele nu au avut semne ale grupurilor mari de impurități metalice care pot cauza deteriorarea materialului și care au împiedicat eforturile de a utiliza aluminiu reciclat secundar pentru a face produse noi.

Echipa de cercetare examinează acum aliajele de aluminiu cu rezistență mai mare, utilizate în mod obișnuit în carcasele bateriilor pentru vehiculele electrice.

„Această inovație este doar primul pas către crearea unei economii circulare pentru aluminiul reciclat în producție”, a spus Whalen. „Acum lucrăm la includerea fluxurilor de deșeuri post-consum, care ar putea crea o piață complet nouă pentru deșeurile secundare de aluminiu”.