- Processo ShAPE riduce fino al 50% il consumo energetico nella produzione di leghe di alluminio
- Elimina fasi separate di omogeneizzazione ed estrusione, accorciando il ciclo di lavorazione
- Nel processo, la fusione e miscelazione avvengono simultaneamente durante l’estrusione
- Elimina la necessità di omogeneizzazione/pre-riscaldamento di 24 ore
I ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) sono riusciti a sviluppare un nuovo processo che riduce della metà l’energia necessaria per la produzione di leghe di alluminio ad alte prestazioni.
Di seguito spiegheremo come si realizza questo processo e quali vantaggi porterà nella vita quotidiana e nell’industria automobilistica.
In un articolo pubblicato sulla rivista Materials and Design, i ricercatori spiegano che la produzione convenzionale di metalli utilizza il calore per fondere insieme metalli individuali ed elementi di lega - come l’alluminio, il rame o il magnesio - per creare leghe più leggere, più resistenti o più facili da formare. Se questi elementi non sono ben miscelati, durante la lavorazione si possono formare crepe e fratture, compromettendo le proprietà del prodotto finale. Nella produzione di metalli, il calore viene utilizzato per garantire che gli elementi metallici individuali in una lega siano ben mescolati durante una fase chiamata omogeneizzazione.
Durante l’omogeneizzazione, i grandi pezzi di metallo colato, chiamati bille, vengono riscaldati a quasi 500 gradi Celsius per un massimo di 24 ore. Questa fase di trattamento termico dissolve gli aggregati di lega nella billetta per garantire che tutti gli elementi metallici siano distribuiti in modo uniforme o omogeneizzato. Questo migliora le prestazioni del prodotto finale. Dopo l’omogeneizzazione, le barre di metallo sono sottoposte a una nuova fase di riscaldamento e formatura in una fase chiamata estrusione.
La maggior parte dell’energia viene consumata durante il processo di omogeneizzazione. I ricercatori del PNNL hanno sviluppato un processo chiamato ShAPE, per ridurre significativamente la necessità di energia elettrica, ottenendo risultati almeno altrettanto buoni.
Il ricercatore capo del team, Scott Whalen, esperto nel campo dei materiali e uno dei fondatori di questa tecnologia, ha dichiarato che il processo ShAPE elimina la necessità di fasi separate di omogeneizzazione ed estrusione, modificando la forma del metallo stesso, rendendo così l’intero processo più breve ed efficiente.
Nella macchina ShAPE, il pezzo di metallo viene spinto simultaneamente attraverso una piccola apertura in uno stampo rotante. Attraverso i processi di movimento rotatorio e deformazione, che avvengono contemporaneamente, gli elementi metallici vengono mescolati molto bene mentre vengono estrusi.
In altre parole, il nuovo processo omogeneizza il pezzo di metallo in pochi secondi, immediatamente prima di essere estruso. Ciò elimina la necessità di una fase di omogeneizzazione di pre-riscaldamento che dura un giorno e significa che non viene utilizzata energia aggiuntiva per riscaldare la billetta durante l’estrusione. Insieme, ciò porta a risparmi energetici fino al 50%.
I ricercatori hanno effettuato test di performance che hanno dimostrato che la loro tecnologia migliora anche il modo in cui vengono miscelati gli elementi di lega individuali, portando a un prodotto finale migliore. In dettaglio, i componenti realizzati con leghe di alluminio lavorate con ShAPE hanno superato gli standard attuali della Società Americana per i Test e i Materiali in termini di resistenza e allungamento.
Sembra che questa nuova tecnologia possa portare grandi benefici in molti campi e, se sarà adottata su larga scala, aiuterà attivamente a ridurre in modo significativo il prezzo finale dell’alluminio. Inoltre, ridurrà drasticamente il consumo di energia elettrica in questo settore.
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