Aluminij je ključni materijal za održivu mobilnost i resursno učinkovite proizvode. Međutim, njegova proizvodnja je energetski intenzivna. Istraživači Fraunhofer instituta za alatne mašine i oblikovanje IWU sada pokazuju kako se proizvodni ostaci, aluminijumske strugotine i istrošeni dijelovi od aluminijumske pjene mogu ciljano vratiti u proizvodni proces.
Rezultati otvaraju nove puteve za proizvodnju aluminijumske pjene usmjerene prema kružnoj ekonomiji i mogli bi značajno smanjiti upotrebu primarnih materijala.
Aluminijumska pena spada među posebno lagane strukturne materijale. Zbog svoje niske gustoće, visoke sposobnosti apsorpcije energije i dobrih svojstava prigušenja, pogodna je, između ostalog, za primjene u automobilskoj industriji, u strukturi mašina, u građevinarstvu ili u energetski učinkovitim laganim konstrukcijama. Međutim, njena proizvodnja danas se većinom vrši uz pomoć prahova aluminijumskih legura, čija je proizvodnja relativno složena i skupa.
Istraživači Fraunhofer IWU stoga su se fokusirali na do sada malo obrađivanu održivost: korištenje kružnih materijala unutar proizvodnje pjenastih materijala na bazi praha. U središtu pažnje su bili čisti aluminijumski strugotine, proizvodni ostaci i materijali na kraju životnog ciklusa, koji se mogu mehanički obraditi i koristiti kao sirovina za nove aluminijumske pene.
Obrađene strugotine umjesto novog praha
Jedan posebno obećavajući pristup sastoji se u tome da se energetski intenzivno proizvedeno (novo) aluminijumsko legura prah djelomično ili potpuno zamijeni obrađenim aluminijskim strugotinama.
Istraživanja su pokazala da mljevenjem i klasifikacijom (sortiranje prema veličini) strugotina nastaje prah koji se uspješno može obraditi u pjenaste poluproizvode. Pjene proizvedene iz toga postižu usporedive strukture i gustoće kao konvencionalno proizvedene aluminijumske pjene.
»Korištenje proizvodnih otpada direktno u materijalnom ciklusu nudi značajne ekološke i ekonomske potencijale«, objašnjava Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld, vođa grupe za metalne pjene na Fraunhofer IWU. Posebno je važno napomenuti da se za proizvodnju sekundarnog aluminijuma koristi znatno manje energije nego za primarni aluminijum. Time se mogu smanjiti i troškovi materijala i CO₂ emisije.
Od proizvodnog otpada nazad do funkcionalnog materijala
Istraživači su također proučavali obradu većih aluminijumskih ostataka kao što su folije, kolutovi (ostaci rezanja velikih rola aluminijumske ploče) ili materijal za felge. Kroz višestepene mehaničke procese poput rezanja, lomljenja, mljevenja i cijeđenja, mogli su se dobiti definirane veličine čestica za proizvodnju pjene. Također, istrošeni dijelovi od aluminijumske pjene mogu se načelno ponovo integrirati u materijalni ciklus. Za to je tim razvio odgovarajuće strategije za drobljenje, sortiranje i materijalno odgovarajuću daljnju obradu.
Posebno je značajno da se recikliranje ne ograničava samo na jednostavno taljenje. Umjesto toga, Fraunhofer IWU prati pristupe takozvanog recikliranja u čvrstom stanju. Pri tome se veliki dijelovi postojeće materijalne strukture zadržavaju, čime se štedi dodatna energija i izbjegavaju gubici materijala.
Nove perspektive za kružnu ekonomiju u laganoj konstrukciji
Rezultati pokazuju da se aluminijumski otpad u prah obliku može koristiti kao tehnički ekvivalentna alternativa novom proizvedenom aluminijumskom legura prahu. Time se približava znatno resursno štedljivija proizvodnja aluminijumskih pena. Istraživači to vide kao važan kamen temeljac za kružne lance vrijednosti, posebno u industrijama s visokim zahtjevima za laganom konstrukcijom kao što su automobilska industrija, mašinska industrija ili željeznička tehnika.
Za industrijsku primjenu, radovi će se sada nastaviti. Budući istraživački projekti posebno se fokusiraju na stabilizaciju materijalnih svojstava varijabilnih kvaliteta otpada, kao i na sveobuhvatne analize životnog ciklusa. Time bi se trebale kvantitativno dokazati ekološke prednosti proizvodnje pjene na bazi otpada i pripremiti tehnologiju za široku industrijsku primjenu.
Traže se istraživački partneri
Fraunhofer IWU rado unosi svoja saznanja u daljnje istraživačke projekte i raduje se partnerima koji žele raditi na osiguranju i proširenju studija i podataka o kružnoj sposobnosti aluminijumske pjene.
Pozadina: Aluminijumska pena
Aluminijumska pena je ultralaka metalna struktura s gustoćom znatno ispod jednog grama po kubičnom centimetru. Zbog svoje visoke krutosti pri maloj težini, kao i svojih svojstava apsorpcije energije i prigušenja, koristi se, između ostalog, u sendvič strukturama, sustavima za sudar i komponentama lagane konstrukcije. Fraunhofer IWU već dugi niz godina istražuje resursno učinkovite metode proizvodnje, kao i koncepte reciklaže i kružnog gospodarstva za ovaj materijal.
Kontakt:
