Az alumínium kulcsfontosságú anyag a fenntartható mobilitás és a forráshatékony termékek számára. Gyártása azonban energiaigényes. A Fraunhofer Eszközgép- és Formázástechnikai Intézet kutatói most bemutatják, hogyan lehet a gyártási hulladékokat, alumíniumforgácsokat és elhasználódott alumíniumhab alkatrészeket célzottan visszavezetni a gyártási folyamatba.
Az eredmények új utakat nyitnak az alumíniumhab körforgásos gyártásához, és jelentősen csökkenthetik az elsődleges anyagok felhasználását.
Az alumíniumhab különösen könnyű szerkezeti anyagnak számít. Alacsony sűrűsége, magas energiaelnyelő képessége és jó rezgéscsillapító tulajdonságai miatt alkalmas járműépítésben, gépszerkezetekben, építőiparban vagy energiahatékony könnyűszerkezetekben való alkalmazásra. Gyártása azonban ma főként alumíniumötvözet porok segítségével történik, amelyek előállítása viszonylag bonyolult és költséges.
A Fraunhofer IWU kutatói ezért egy eddig kevéssé figyelembe vett fenntarthatósági tényezőre összpontosítottak: a körforgásos anyagok felhasználására a porfémurgikus habgyártás során. A középpontban a tiszta alumíniumforgácsok, gyártási hulladékok és élettartam végén lévő anyagok álltak, amelyeket mechanikusan előkészítettek és új alumíniumhabok alapanyagaként használtak.
Előkészített forgácsok új por helyett
Egy különösen ígéretes megközelítés az, hogy az energiaigényesen előállított (új) alumíniumötvözet port részben vagy teljesen előkészített alumíniumforgácsokkal helyettesítjük.
A vizsgálatok azt mutatták, hogy a forgácsok őrlésével és osztályozásával (méret szerinti válogatás) por alakú alapanyag keletkezik, amely sikeresen feldolgozható habosítható féltermékekké. Az így előállított habok hasonló szerkezeteket és sűrűségeket érnek el, mint a hagyományosan előállított alumíniumhabok.
»A gyártási hulladékok közvetlen felhasználása az anyagkörforgásban jelentős ökológiai és gazdasági potenciálokat kínál«, mondja Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld, a Fraunhofer IWU fémhab csoportjának vezetője. Különösen kiemelendő, hogy a másodlagos alumínium előállításához jelentősen kevesebb energia szükséges, mint az elsődleges alumíniumhoz. Ezzel csökkenthetők az anyagköltségek és a CO₂-kibocsátás.
A gyártási hulladéktól vissza a funkcionális anyaghoz
A kutatók emellett a nagyobb alumíniumhulladékok, például fóliák, tekercsek (nagy alumíniumlemez tekercsek vágási hulladékai) vagy felni anyagok feldolgozását is vizsgálták. Több lépcsős mechanikai folyamatok, például vágás, törés, őrlés és szitálás révén meghatározott részecskeméretek állíthatók elő a habgyártáshoz. Az elhasználódott alumíniumhab alkatrészeket elvileg szintén vissza lehet integrálni az anyagkörforgásba. Ehhez a csapat megfelelő stratégiákat dolgozott ki a méretcsökkentésre, válogatásra és az anyagnak megfelelő további feldolgozásra.
Különösen fontos, hogy a visszaforgatás nem korlátozódik az egyszerű újraolvasztásra. A Fraunhofer IWU a úgynevezett szilárd állapotú újrahasznosítás megközelítéseit követi. Ezzel a meglévő anyagszerkezet nagy része megmarad, így további energia takarítható meg, és az anyagveszteség elkerülhető.
Núj perspektívák a körforgásos gazdaságban a könnyűépítés terén
Az eredmények azt mutatják, hogy az alumíniumhulladék por alakú formában technikailag egyenértékű alternatívaként használható az újonnan előállított alumíniumötvözet porhoz képest. Ezzel egy lényegesen erőforrás-kímélőbb alumíniumhab előállítása kerül közelebb. A kutatók ezt fontos építőelemnek tekintik a körkörös értékteremtési láncokhoz, különösen a magas könnyűépítési követelményekkel rendelkező iparágakban, mint az autógyártás, gépgyártás vagy vasúti technika.
Az ipari megvalósítás érdekében a munkákat most folytatni kell. A jövőbeli kutatási projektek különösen a változó hulladékminőségek anyagtulajdonságainak stabilizálására és átfogó életciklus-elemzésekre irányulnak. Ezzel a hulladékalapú habgyártás ökológiai előnyeit mennyiségileg is bizonyítani kívánják, és a technológiát széleskörű ipari alkalmazásra készítik elő.
Kutatási partnert keresünk
A Fraunhofer IWU szívesen hozzájárul tapasztalataival további kutatási projektekhez, és várja azokat a partnereket, akik részt kívánnak venni az alumíniumhab körforgásosságával kapcsolatos tanulmányok és adatbázisok biztosításában és szélesítésében.
Háttér: Alumíniumhab
Az alumíniumhab egy ultrakönnyű fém szerkezeti anyag, amelynek sűrűsége jelentősen egy gramm alatt van köbcentiméterenként. Magas merevsége, alacsony súlya, valamint energiaelnyelő és rezgéscsillapító tulajdonságai miatt többek között szendvics struktúrákban, ütközési rendszerekben és könnyűszerkezetekben használják. A Fraunhofer IWU évek óta kutatja az erőforrás-hatékony gyártási eljárásokat, valamint a reciklálási és körforgásos koncepciókat ezzel az anyaggal kapcsolatban.
Kapcsolat:
