El aluminio es un material clave para la movilidad sostenible y productos eficientes en recursos. Sin embargo, su producción es intensiva en energía. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Máquinas Herramientas y Tecnología de Formado IWU muestran cómo los restos de producción, virutas de aluminio y componentes de espuma de aluminio desechados pueden ser reincorporados de manera específica en el proceso de fabricación.
Los resultados abren nuevos caminos para una producción orientada al ciclo de la espuma de aluminio y podrían reducir significativamente el uso de material primario.
La espuma de aluminio es uno de los materiales estructurales especialmente ligeros. Debido a su baja densidad, su alta capacidad de absorción de energía y sus buenas propiedades de amortiguación, es adecuado, entre otros, para aplicaciones en la construcción de vehículos, en estructuras de máquinas, en la construcción o en sistemas de construcción ligera energéticamente eficientes. Sin embargo, su fabricación hoy en día se realiza principalmente con polvos de aleación de aluminio, cuya producción es relativamente compleja y costosa.
Por lo tanto, los investigadores del Fraunhofer IWU se centraron en un palanca de sostenibilidad que hasta ahora había sido poco considerada: el uso de materiales circulares dentro de la fabricación de espumas metalúrgicas en polvo. En el centro de atención estaban las virutas de aluminio de calidad pura, restos de producción y materiales de fin de vida, que pueden ser procesados mecánicamente y utilizados como materia prima para nuevas espumas de aluminio.
Virutas procesadas en lugar de polvo nuevo
Un enfoque particularmente prometedor consiste en reemplazar parcial o totalmente el polvo de aleación de aluminio (nuevo) producido de manera intensiva en energía por virutas de aluminio procesadas.
Las investigaciones mostraron que al moler y clasificar (ordenar por tamaño) las virutas se genera una materia prima en forma de polvo que se puede procesar con éxito en semielaborados espumables. Las espumas producidas a partir de ellas alcanzan estructuras y densidades comparables a las espumas de aluminio producidas convencionalmente.
»El uso de residuos de producción directamente en el ciclo de materiales ofrece un potencial ecológico y económico significativo«, explica el Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld, líder del grupo de espuma metálica en Fraunhofer IWU. Es especialmente notable que para la producción de aluminio secundario se necesita significativamente menos energía que para el aluminio primario. Esto permite reducir tanto los costos de material como las emisiones de CO₂.
Del residuo de producción de vuelta al material funcional
Además, los investigadores examinaron el procesamiento de restos de aluminio más grandes, como láminas, bobinas (restos de corte de grandes rollos de chapa de aluminio) o material de llantas. A través de procesos mecánicos en varias etapas, como corte, rompimiento, molienda y tamizado, se pudieron generar tamaños de partículas definidos para la producción de espuma. También los componentes desechados de espuma de aluminio pueden, en principio, ser reincorporados al ciclo de materiales. Para ello, el equipo desarrolló estrategias adecuadas para la reducción de tamaño, clasificación y procesamiento adecuado del material.
Es especialmente significativo que el reciclaje no se limite a la simple fusión. En cambio, el Fraunhofer IWU persigue enfoques de lo que se denomina reciclaje en estado sólido. De este modo, se conservan grandes partes de la estructura material existente, lo que permite ahorrar energía adicional y evitar pérdidas de material.
Nuevas perspectivas para la economía circular en la construcción ligera
Los resultados muestran que el chatarra de aluminio en forma de polvo puede ser utilizado como una alternativa técnicamente equivalente al polvo de aleación de aluminio recién producido. Esto acerca una producción de espumas de aluminio significativamente más respetuosa con los recursos. Los investigadores ven en ello un componente importante para cadenas de valor circulares, especialmente en sectores con altas demandas de construcción ligera, como la industria automotriz, la ingeniería mecánica o la tecnología ferroviaria.
Para una implementación industrial, los trabajos deben continuar. Los futuros proyectos de investigación se centrarán especialmente en la estabilización de las propiedades del material de calidades de chatarra variables, así como en análisis de ciclo de vida exhaustivos. Con ello, se pretende demostrar cuantitativamente las ventajas ecológicas de la fabricación de espuma basada en chatarra y preparar la tecnología para un amplio uso industrial.
Socios de investigación buscados
El Fraunhofer IWU está encantado de aportar sus hallazgos a proyectos de investigación avanzados y espera socios que deseen colaborar en la verificación y ampliación de la base de estudios y datos sobre la circularidad de la espuma de aluminio.
Antecedentes: Espuma de aluminio
La espuma de aluminio es un material estructural metálico ultraligero con una densidad de claramente menos de un gramo por centímetro cúbico. Debido a su alta rigidez con bajo peso, así como a sus propiedades de absorción de energía y amortiguación, se utiliza, entre otros, en estructuras sándwich, sistemas de choque y componentes de construcción ligera. El Fraunhofer IWU ha estado investigando durante muchos años procesos de fabricación eficientes en recursos, así como conceptos de reciclaje y economía circular para este material.
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