Во Фраунгоферовском институте станков и технологий формообразования разработан новый процесс производства пеноалюминия из алюминиевых отходов

Репортаж от Wedoany，Алюминий является важным материалом для устойчивого транспорта и ресурсосберегающей продукции, однако его производство крайне энергозатратно. Исследовательская группа Фраунгоферовского института станков и технологий формообразования (Fraunhofer IWU) продемонстрировала новый путь рециклинга, позволяющий избирательно возвращать в производственный цикл производственные отходы, алюминиевую стружку и вышедшие из эксплуатации пеноалюминиевые компоненты, что делает циркулярное производство пеноалюминия более осуществимым и может снизить потребление первичного алюминия.

Пеноалюминий относится к легким конструкционным материалам, обладает низкой плотностью, высокой способностью к поглощению энергии и хорошими демпфирующими характеристиками, часто применяется в автомобилестроении, машиностроительных конструкциях, строительстве и энергоэффективных легких системах. В настоящее время такие материалы изготавливаются преимущественно методом порошковой металлургии, исходным сырьем служит алюминиевый порошок, процесс получения которого относительно сложен и затратен.

Группа сосредоточила внимание на использовании циркулярных материалов в производстве пеноалюминия методом порошковой металлургии, включая алюминиевую стружку чистых сортов, производственные отходы и материалы, вышедшие из эксплуатации. Ключевой подход заключается в частичной или полной замене энергоемкого нового алюминиевого порошка обработанной стружкой: стружка после измельчения и классификации по размеру частиц образует порошкообразное сырье, которое можно перерабатывать в вспениваемые полуфабрикаты; полученная пена по структуре и плотности сопоставима с продукцией традиционного процесса.

Руководитель группы металлических пен Fraunhofer IWU доктор-инженер Йорг Хольфельд (Dr.-Ing. Jörg Hohlfeld) отмечает, что возврат производственных отходов непосредственно в материальный цикл имеет высокую экологическую и экономическую ценность; энергозатраты на производство вторичного алюминия значительно ниже, чем на первичный, что также снижает материальные затраты и выбросы CO₂.

Помимо стружки, исследования охватывают более крупные алюминиевые отходы, такие как фольга, рулоны (обрезки крупных рулонов алюминиевого листа) и материалы колесных дисков; после нескольких механических операций, включая резку, дробление, измельчение и просеивание, получают порошок заданного гранулометрического состава, пригодный для производства пены. Теоретически вышедшие из эксплуатации пеноалюминиевые компоненты также могут быть возвращены в материальный цикл; для этого группа разработала соответствующие методы дробления, сортировки и последующей обработки с классификацией по свойствам материала. Переработка осуществляется не путем простого переплава, а методом твердофазного рециклинга (Solid-State-Recycling), при котором большая часть исходной структуры материала в готовом изделии сохраняется, что снижает энергопотребление и потери материала.

Исследования показывают, что порошкообразные алюминиевые отходы технически эквивалентны новому алюминиевому порошку. В таких областях, как автомобилестроение, машиностроение и железнодорожная техника с высокими требованиями к легкости, подобные схемы рециклинга обеспечивают поддержку для создания циркулярных цепочек создания стоимости. На следующем этапе группа планирует продолжить разработки для стабилизации свойств материала при колебаниях качества отходов, а также провести оценку жизненного цикла для предоставления количественных данных для промышленного применения.