El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de EE. UU., en colaboración con la empresa de tecnología de movilidad Magna, desarrolló un proceso de fabricación que reduce más del 50 % de la energía incorporada y más del 90 % de las emisiones de dióxido de carbono utilizadas para recolectar y transformar la chatarra de aluminio en piezas de vehículos nuevos.

En un comunicado de prensa, las organizaciones explicaron que el proceso patentado de extrusión y procesamiento asistido por cizallamiento (ShAPE) recolecta fragmentos de desecho y recortes de aluminio sobrantes de la fabricación de automóviles y los transforma directamente en material adecuado para nuevas piezas de automóviles. También se está escalando para fabricar piezas ligeras de aluminio para vehículos eléctricos.

El avance más reciente, descrito en detalle en un  artículo de investigación de Manufacturing Letters  , elimina la necesidad de agregar aluminio recién extraído al material antes de usarlo para piezas nuevas. Al reducir el costo del reciclaje de aluminio, los fabricantes pueden reducir el costo total de los componentes de aluminio, permitiéndoles reemplazar mejor el acero.

"Demostramos que las piezas de aluminio formadas con el proceso ShAPE cumplen con los estándares de la industria automotriz en cuanto a resistencia y absorción de energía", dijo el investigador principal Scott Whalen. “La clave es que el proceso ShAPE rompe las impurezas metálicas en la chatarra sin requerir un paso de tratamiento térmico que consume mucha energía. Esto por sí solo ahorra un tiempo considerable e introduce nuevas eficiencias”.

La publicación marca la culminación de una asociación de cuatro años con Magna, el mayor fabricante de autopartes de América del Norte.

ventajas del aluminio

Según Whalen, además del acero, el aluminio es el material más utilizado en la industria automotriz. Las ventajosas propiedades del aluminio lo convierten en un componente automotriz atractivo. Más ligero y resistente, el aluminio es un material clave en la estrategia de fabricar vehículos ligeros para mejorar la eficiencia, ya sea ampliando la autonomía de un vehículo eléctrico o reduciendo el tamaño de la capacidad de la batería. Si bien la industria automotriz actualmente recicla la mayor parte de su aluminio, rutinariamente le agrega aluminio primario recién extraído antes de reutilizarlo, para diluir las impurezas.

Los fabricantes de metales también confían en un proceso centenario de precalentamiento de ladrillos, o "palanquillas", como se les conoce en la industria, a temperaturas superiores a 550 °C (1000 °F) durante muchas horas. El paso de precalentamiento disuelve grupos de impurezas como silicio, magnesio o hierro en la materia prima y las distribuye uniformemente en la palanquilla a través de un proceso conocido como homogeneización.

Por el contrario, el proceso ShAPE logra el mismo paso de homogeneización en menos de un segundo y luego transforma el aluminio sólido en un producto terminado en cuestión de minutos sin necesidad de un paso de precalentamiento.

“Con nuestros socios en Magna, hemos alcanzado un hito fundamental en la evolución del proceso ShAPE”, dijo Whalen. “Hemos demostrado su versatilidad al crear piezas cuadradas, trapezoidales y de múltiples celdas que cumplen con los estándares de calidad de resistencia y ductilidad”.

6063 aluminio

Para estos experimentos, el equipo de investigación trabajó con una aleación de aluminio conocida como 6063 o aluminio arquitectónico. Esta aleación se utiliza para una variedad de componentes automotrices, como soportes de motor, conjuntos de parachoques, rieles de bastidor y molduras exteriores.

El grupo de PNNL examinó las formas extruidas mediante microscopía electrónica de barrido y difracción de retrodispersión de electrones, lo que crea una imagen de la ubicación y la microestructura de cada partícula de metal dentro del producto terminado. Los resultados mostraron que los productos ShAPE son uniformemente fuertes y carecen de defectos de fabricación que puedan causar fallas en las piezas. En particular, los productos no tenían señales de los grandes grupos de metal, impurezas que pueden causar el deterioro del material y que han obstaculizado los esfuerzos para utilizar aluminio reciclado secundario para fabricar nuevos productos.

El equipo de investigación ahora está examinando aleaciones de aluminio de mayor resistencia que se usan típicamente en los gabinetes de baterías para vehículos eléctricos.

“Esta innovación es solo el primer paso hacia la creación de una economía circular para el aluminio reciclado en la fabricación”, dijo Whalen. "Ahora estamos trabajando para incluir flujos de residuos posconsumo, lo que podría crear un mercado completamente nuevo para la chatarra de aluminio secundaria".

Fuente: Mining.