I ricercatori del Fraunhofer Institut hanno sviluppato una tecnica per rendere più sostenibile la produzione di schiume di alluminio, recuperando trucioli di alluminio monolega puri, scarti di produzione e materiali a fine vita che possono essere lavorati meccanicamente e riutilizzati come materia prima.
Gli scienziati del Fraunhofer IWU hanno sviluppato un metodo per rendere più sostenibile la produzione di schiume di alluminio, recuperando trucioli di alluminio monolega puri, scarti di produzione e materiali a fine vita che possono essere lavorati meccanicamente e riutilizzati come materia prima.
La schiuma di alluminio è uno dei materiali strutturali più leggeri disponibili. Grazie alla sua bassa densità, all’elevata capacità di assorbimento di energia e alle eccellenti proprietà di smorzamento, è adatta ad applicazioni nell’ingegneria automobilistica, nelle strutture meccaniche, nell’edilizia e nei sistemi leggeri ad alta efficienza energetica, tra gli altri. Il fatto che la schiuma di alluminio sia prodotta principalmente a partire da polveri di lega di alluminio rende la sua lavorazione complessa e costosa.
I ricercatori del Fraunhofer IWU si sono quindi concentrati su una leva di sostenibilità ampiamente trascurata: l’utilizzo di materiali circolari nella produzione di schiume tramite metallurgia delle polveri.
Usare trucioli lavorati al posto di polvere vergine
Un approccio particolarmente promettente prevede la sostituzione parziale o totale della polvere di lega di alluminio vergine, ad alta intensità energetica, con trucioli di alluminio lavorati. Le ricerche hanno dimostrato che la macinazione e la classificazione dei trucioli producono una materia prima in polvere che può essere convertita con successo in semilavorati schiumabili. Le schiume risultanti raggiungono strutture e densità paragonabili a quelle delle schiume di alluminio prodotte convenzionalmente: “L’utilizzo diretto degli scarti di produzione all’interno del ciclo dei materiali offre un notevole potenziale ambientale ed economico” spiega il Dott. Ing. Jörg Hohlfeld, responsabile del Gruppo Schiume Metalliche presso il Fraunhofer IWU.
Di particolare importanza è il fatto che la produzione di alluminio secondario richiede molta meno energia rispetto alla produzione di alluminio primario. Di conseguenza, è possibile ridurre sia i costi dei materiali, sia le emissioni di CO₂.
Trasformare gli scarti di produzione in materiali funzionali
I ricercatori del Fraunhofer IWU hanno anche studiato la lavorazione di scarti di alluminio di dimensioni maggiori, come fogli, bobine e materiale proveniente da cerchioni. Attraverso processi meccanici a più fasi, tra cui taglio, frantumazione, macinazione e setacciatura, hanno ottenuto particelle di dimensioni definite, adatte alla produzione di schiuma. I componenti di schiuma di alluminio a fine vita possono, in linea di principio, essere reintrodotti nel ciclo dei materiali. A tal fine, il team ha sviluppato strategie adeguate per la frantumazione, la selezione e il ritrattamento specifico del materiale.
Un aspetto particolarmente importante è che il riciclo non si limita alla semplice rifusione. Il Fraunhofer IWU sta invece perseguendo i cosiddetti approcci di riciclo allo stato solido. In questi processi, gran parte della struttura del materiale esistente viene preservata, consentendo un ulteriore risparmio energetico e riducendo al minimo le perdite di materiale.
Nuove prospettive per l’economia circolare nell’ingegneria leggera
I risultati dimostrano che gli scarti di alluminio in polvere possono rappresentare un’alternativa tecnicamente equivalente alle polveri di lega di alluminio di nuova produzione, rendendo possibile una produzione di schiume di alluminio significativamente più efficiente in termini di risorse. I ricercatori del Fraunhofer Institut considerano questo un elemento fondamentale per le catene del valore circolari nell’industria metallurgica, in particolare nei settori con rigorosi requisiti di costruzione leggera, come l’ingegneria automobilistica, l’ingegneria meccanica e il trasporto ferroviario.
Il lavoro del Fraunhofer IWU proseguirà ora in vista dell’implementazione industriale. Le future attività di ricerca si concentreranno in particolare sulla stabilizzazione delle proprietà del materiale nonostante le fluttuazioni nella qualità degli scarti, nonché sulla conduzione di valutazioni complete del ciclo di vita. Questi sforzi mirano a quantificare i benefici ambientali della produzione di schiume a base di scarti e a preparare la tecnologia per un’ampia adozione industriale.
