- Le procédé ShAPE réduit l’énergie nécessaire pour produire des alliages d’aluminium haute performance
- Il élimine les étapes d’homogénéisation et d’extrusion séparées
- La pièce est homogénéisée en quelques secondes lors de l’extrusion via moule rotatif
- Économies d’énergie jusqu’à 50% et performances équivalentes ou supérieures
Les chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) sont parvenus à développer un nouveau processus qui réduit de moitié l’énergie nécessaire pour la production d’alliages d’aluminium haute performance.
Nous expliquerons ci-dessous comment ce processus est réalisé et quels avantages il apportera dans la vie quotidienne et dans l’industrie automobile.
Dans un article publié dans la revue Materials and Design, les chercheurs expliquent que la production conventionnelle de métaux utilise la chaleur pour fondre ensemble des métaux individuels et des éléments d’alliage - comme l’aluminium, le cuivre ou le magnésium - pour créer des alliages plus légers, plus résistants ou plus faciles à former. Si ces éléments ne sont pas bien mélangés, des fissures et des fractures peuvent se former pendant le traitement, compromettant les propriétés du produit final. Dans la production de métaux, la chaleur est utilisée pour garantir que les éléments métalliques individuels dans un alliage sont bien mélangés pendant une phase appelée homogénéisation.
Pendant l’homogénéisation, les grandes pièces de métal coulé, appelées billettes, sont chauffées à près de 500 degrés Celsius pendant jusqu’à 24 heures. Cette phase de traitement thermique dissout les agrégats d’alliage dans la billette pour garantir que tous les éléments métalliques soient distribués de manière uniforme ou homogénéisée. Cela améliore les performances du produit final. Après l’homogénéisation, les barres de métal subissent une nouvelle phase de chauffage et de formage lors d’une phase appelée extrusion.
La majeure partie de l’énergie est consommée pendant le processus d’homogénéisation. Les chercheurs du PNNL ont développé un processus appelé ShAPE pour réduire de manière significative la nécessité de l’énergie électrique, obtenant des résultats au moins aussi bons.
Le chercheur principal de l’équipe, Scott Whalen, expert dans le domaine des matériaux et l’un des fondateurs de cette technologie, a déclaré que le processus ShAPE élimine la nécessité des étapes séparées d’homogénéisation et d’extrusion, en modifiant la forme même du métal, rendant ainsi l’ensemble du processus plus court et plus efficace.
Dans la machine ShAPE, la pièce de métal est poussée simultanément à travers une petite ouverture dans un moule rotatif. À travers les processus de mouvement rotatif et de déformation, qui ont lieu simultanément, les éléments métalliques sont très bien mélangés pendant qu’ils sont extrudés.
En d’autres termes, le nouveau processus homogénéise la pièce de métal en quelques secondes, immédiatement avant d’être extrudée. Cela élimine la nécessité d’une phase d’homogénéisation de préchauffage qui dure une journée et signifie qu’aucune énergie supplémentaire n’est utilisée pour chauffer la billette pendant l’extrusion. Ensemble, cela conduit à des économies d’énergie allant jusqu’à 50%.
Les chercheurs ont effectué des tests de performance qui ont démontré que leur technologie améliore également la manière dont les éléments d’alliage individuels sont mélangés, conduisant à un meilleur produit final. En détail, les composants fabriqués avec des alliages d’aluminium traités avec ShAPE ont dépassé les normes actuelles de la Société Américaine pour les Essais et Matériaux en termes de résistance et d’allongement.
Il semble que cette nouvelle technologie puisse apporter de grands avantages dans de nombreux domaines et, si elle est adoptée à grande échelle, elle aidera activement à réduire de manière significative le prix final de l’aluminium. De plus, elle réduira considérablement la consommation d’énergie électrique dans ce secteur.
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