Energija akumulatora električnih vozila, emisije i ušteda dometa - Snaga recikliranog aluminija

Automobilska industrija, točnije proizvodnja električnih vozila, pionir je inovativnog procesa prikupljanja i prerade otpadnog aluminija za dijelove novih vozila. Nacionalni laboratorij za pacifički sjeverozapad DOE-a, u suradnji s tvrtkom za tehnologiju mobilnosti Magna, upravo je predstavio novu proizvodnu metodu koja smanjuje unos energije za više od 50 % i emisije ugljičnog dioksida za više od 90 % eliminirajući potrebu za ekstrakcijom i preradom iste količine sirove aluminijske rude. Osim toga, upotreba laganog aluminija također može povećati domet vožnje električnih vozila.

Ovaj patentirani i nagrađivani postupak strojne obrade i ekstruzije potpomognute smicanjem (ShAPE™) prikuplja ostatke i ostatke aluminijskih obloga iz proizvodnje automobila i izravno ih pretvara u prikladan materijal za nove dijelove vozila. Uskoro će biti spremni i za proizvodnju lakih aluminijskih dijelova za električna vozila.

Najnoviji napredak, detaljno opisan u novom izvješću i istraživačkom članku u Manufacturing Letters, eliminira potrebu za dodavanjem svježe iskopanog aluminija materijalima koji će se koristiti u proizvodnji. Smanjenjem troškova recikliranja aluminija, proizvođači mogu smanjiti ukupne troškove aluminijskih komponenti, dajući im bolje alternative za zamjenu čelika u proizvodnji.

"Pokazali smo da aluminijski dijelovi izrađeni korištenjem ShaAPE procesa zadovoljavaju standarde automobilske industrije za čvrstoću i apsorpciju energije", rekao je Scott Whalen, PNNL znanstvenik za materijale i glavni istraživač. „Ključno je da proces ShaPE razgrađuje metalne nečistoće u otpadu bez potrebe za energetski intenzivnim korakom toplinske obrade. Samo ovo štedi puno vremena i uvodi nove učinkovitosti."

Novo izvješće i istraživačke publikacije kulminacija su četverogodišnjeg partnerstva s Magnom, najvećim proizvođačem automobilskih dijelova u Sjevernoj Americi.

"Održivost je na čelu svega što radimo", rekao je Massimo DiCiano, voditelj znanosti o materijalima u Magni. "Od naših proizvodnih procesa do materijala koje koristimo, a ShaPE proces izvrstan je dokaz smjera u kojem se želimo razvijati i stvarati nova održiva rješenja za naše klijente."

Prednosti aluminija

Osim čelika, aluminij je najkorišteniji materijal u automobilskoj industriji. Lakši i jači aluminij ključni je materijal u strategiji proizvodnje lakih vozila za poboljšane performanse, bilo da se želi povećati domet električnog vozila ili smanjiti kapacitet baterije. Dok automobilska industrija trenutačno reciklira većinu svog aluminija, redovito mu dodaje novoiskopani primarni aluminij prije ponovne upotrebe za razrjeđivanje nečistoća.

Proizvođači metala također se oslanjaju na stoljetni proces predgrijavanja cigli, ili "bills" kako su poznati u industriji, na temperature iznad 550°C nekoliko sati. Korak predgrijavanja otapa nakupine nečistoća kao što su silicij, magnezij ili željezo u sirovom metalu i ravnomjerno ih raspoređuje po trupcu kroz proces poznat kao homogenizacija.

Nasuprot tome, proces ShaPE izvodi isti korak homogenizacije za manje od jedne sekunde, a zatim, bez prethodnog zagrijavanja, pretvara čvrsti aluminij u gotov proizvod za nekoliko minuta.

"S našim partnerima u Magni postigli smo ključnu prekretnicu u razvoju procesa ShaPE", rekao je Whalen. "Pokazali smo njegovu svestranost stvaranjem kvadratnih, trapezoidnih i višećelijskih dijelova, koji svi zadovoljavaju kriterije kvalitete za čvrstoću i 'duktilnost', odnosno sposobnost deformiranja."

Za ove pokuse istraživački tim radio je s aluminijskom slitinom poznatom kao 6063, ili arhitektonski aluminij. Ova se legura koristi za razne automobilske komponente kao što su nosači motora, sklopovi odbojnika, šine okvira i vanjske obloge.

Istraživački tim PNNL-a ispitao je ekstrudirane oblike pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije i difrakcije povratnog raspršenja elektrona, što stvara sliku rasporeda i mikrostrukture svake metalne čestice u konačnom proizvodu. Rezultati su pokazali da su ShaPE proizvodi jednako jaki i bez grešaka u proizvodnji koji bi mogli uzrokovati kvar dijelova. Proizvodi nisu pokazali znakove velikih skupina metalnih nečistoća koje mogu prouzročiti propadanje materijala i spriječiti napore da se koristi sekundarni reciklirani aluminij za izradu novih proizvoda.

Sada istraživački tim gleda na još jače aluminijske legure, koje se obično koriste u kućištima baterija za električna vozila.

"Ova inovacija samo je prvi korak prema stvaranju kružnog gospodarstva za reciklirani aluminij u proizvodnji", rekao je Whalen. "Sada radimo na uključivanju tokova otpada nakon uporabe, što bi moglo stvoriti potpuno novo tržište za sekundarni otpadni aluminij."