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Mar 15, 2023

Alumínio reciclado oferece economia de energia, emissões e bateria de veículos elétricos

Sucata de alumínio das montadoras se transforma em novas peças de veículos com a

A sucata de alumínio das montadoras se transforma em novas peças de veículos com o processo de fabricação ShAPE patenteado pela PNNL. O calor e a fricção amolecem o alumínio e o transformam de metal áspero em um produto liso, forte e uniforme sem uma etapa de fusão.

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O novo processo de fabricação produz peças de veículos de alumínio de alta resistência que reduzem custos e são mais ecológicas.

RICHLAND, Washington — A sucata de alumínio agora pode ser coletada e transformada diretamente em novas peças de veículos usando um processo inovador que está sendo desenvolvido pela indústria automotiva, especialmente para veículos elétricos. [Este mês], o Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste do Departamento de Energia, em colaboração com a empresa líder em tecnologia de mobilidade Magna, revela um novo processo de fabricação que reduz mais de 50% da energia incorporada e mais de 90% das emissões de dióxido de carbono, eliminando a necessidade de extrair e refinar a mesma quantidade de minério bruto de alumínio. O alumínio leve também pode ajudar a estender a autonomia do EV.

Este processo patenteado e premiado de Processamento Assistido por Cisalhamento e Extrusão (ShAPE™) coleta pedaços de sucata e restos de aparas de alumínio da fabricação automotiva e os transforma diretamente em material adequado para novas peças de veículos. Agora está sendo dimensionado para fabricar peças leves de alumínio para veículos elétricos.

O avanço mais recente, descrito em detalhes em um novo relatório e em um artigo de pesquisa da Manufacturing Letters, elimina a necessidade de adicionar alumínio recém-extraído ao material antes de usá-lo em novas peças. Ao reduzir o custo da reciclagem do alumínio, os fabricantes podem reduzir o custo geral dos componentes de alumínio, permitindo que eles substituam melhor o aço.

"Mostramos que as peças de alumínio formadas com o processo ShAPE atendem aos padrões da indústria automotiva em termos de resistência e absorção de energia", disse Scott Whalen, cientista de materiais do PNNL e pesquisador principal. "A chave é que o processo SHAPE quebra as impurezas de metal na sucata sem exigir uma etapa de tratamento térmico com uso intensivo de energia. Só isso economiza um tempo considerável e introduz novas eficiências."

O novo relatório e as publicações de pesquisa marcam o ponto culminante de uma parceria de quatro anos com a Magna, a maior fabricante de autopeças da América do Norte. Magna recebeu financiamento para a pesquisa colaborativa do DOE's Vehicle Technologies Office, Lightweight Materials Consortium (LightMAT) Program.

"A sustentabilidade está na vanguarda de tudo o que fazemos na Magna", disse Massimo DiCiano, gerente de ciência de materiais da Magna. "Desde nossos processos de fabricação até os materiais que usamos, e o processo ShAPE é uma grande prova de como procuramos evoluir e criar novas soluções sustentáveis ​​para nossos clientes."

A microestrutura dentro de um trapézio de alumínio mostra tamanho de grão altamente refinado e uniforme, a chave para alcançar um produto forte e confiável. (Imagem cortesia de Nicole Overman; aprimoramento de Cortland Johnson | Pacific Northwest National Laboratory)

Além do aço, o alumínio é o material mais utilizado na indústria automobilística. As propriedades vantajosas do alumínio o tornam um componente automotivo atraente. Mais leve e resistente, o alumínio é um material fundamental na estratégia de tornar os veículos leves para maior eficiência, seja ampliando a autonomia de um VE ou reduzindo o tamanho da capacidade da bateria. Enquanto a indústria automotiva atualmente recicla a maior parte de seu alumínio, ela rotineiramente adiciona alumínio primário recém-extraído a ele antes de reutilizá-lo, para diluir as impurezas.

Os fabricantes de metais também contam com um processo centenário de pré-aquecimento de tijolos, ou "tarugos", como são conhecidos na indústria, a temperaturas acima de 1.000°F (550°C) por muitas horas. A etapa de pré-aquecimento dissolve aglomerados de impurezas como silício, magnésio ou ferro no metal bruto e os distribui uniformemente no tarugo por meio de um processo conhecido como homogeneização.

Por outro lado, o processo ShAPE realiza a mesma etapa de homogeneização em menos de um segundo e transforma o alumínio sólido em um produto acabado em questão de minutos, sem necessidade de etapa de pré-aquecimento.