De la chatarra y las piezas usadas a los materiales de alto rendimiento
El Fraunhofer IWU abre nuevas vías circulares para la espuma de aluminio
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El aluminio es un material clave para la movilidad sostenible y los productos que hacen un uso eficiente de los recursos; sin embargo, su producción requiere cantidades considerables de energía. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Máquinas-Herramienta y Tecnología de Conformado (IWU) han demostrado ahora cómo los residuos de producción, las virutas de aluminio y los componentes de espuma de aluminio al final de su vida útil pueden reintegrarse de forma sistemática en el proceso de fabricación. Sus hallazgos abren nuevas oportunidades para la producción circular de espuma de aluminio y podrían reducir significativamente la necesidad de materias primas primarias.
La espuma de aluminio es uno de los materiales estructurales más ligeros que existen. Gracias a su baja densidad, su elevada capacidad de absorción de energía y sus excelentes propiedades de amortiguación, es adecuado para aplicaciones en ingeniería automovilística, estructuras de maquinaria, construcción y sistemas ligeros de alta eficiencia energética, entre otros. Hoy en día, sin embargo, la espuma de aluminio se produce principalmente a partir de polvos de aleaciones de aluminio, cuya fabricación resulta relativamente compleja y costosa.
Por ello, los investigadores del Fraunhofer IWU se centraron en una vía de sostenibilidad que, en gran medida, se ha pasado por alto: el uso de materiales circulares en la producción de espuma mediante metalurgia de polvos. Su trabajo se centró en virutas de aluminio limpias de una sola aleación, residuos de producción y materiales al final de su vida útil que pueden procesarse mecánicamente y reutilizarse como materia prima para nuevas espumas de aluminio.
Virutas procesadas en lugar de polvo virgen
Un enfoque especialmente prometedor consiste en sustituir, parcial o totalmente, el polvo de aleación de aluminio virgen —que requiere un gran consumo de energía— por virutas de aluminio procesadas. Las investigaciones demostraron que la trituración y clasificación de las virutas produce una materia prima similar al polvo que puede transformarse con éxito en productos semiacabados espumables. Las espumas resultantes alcanzan estructuras y densidades comparables a las de las espumas de aluminio fabricadas de forma convencional.
«El uso directo de los residuos de producción dentro del ciclo de los materiales ofrece un importante potencial medioambiental y económico», explica el Dr. Ing. Jörg Hohlfeld, director del Grupo de Espumas Metálicas del Fraunhofer IWU.
Reviste especial importancia el hecho de que la producción de aluminio secundario requiera mucha menos energía que la de aluminio primario. Como resultado, se pueden reducir tanto los costes de material como las emisiones de CO₂.
Reconvertir los residuos de producción en materiales funcionales
Los investigadores también estudiaron el tratamiento de residuos de aluminio de mayor tamaño, como láminas, bobinas y material de llantas. Mediante procesos mecánicos en varias etapas —que incluyen el corte, la trituración, la molienda y el tamizado—, obtuvieron tamaños de partícula definidos adecuados para la producción de espuma. Los componentes de espuma de aluminio al final de su vida útil también pueden, en principio, reintegrarse en el ciclo de materiales. Para lograrlo, el equipo desarrolló estrategias adecuadas para la trituración, la clasificación y el reprocesamiento específico de cada material.
Un aspecto especialmente importante es que el reciclaje no se limita a una simple refundición. En su lugar, el Fraunhofer IWU apuesta por los denominados enfoques de reciclaje en estado sólido. En estos procesos se conserva gran parte de la estructura del material existente, lo que permite un ahorro energético adicional al tiempo que se minimizan las pérdidas de material.
Nuevas perspectivas para la economía circular en la ingeniería de aligeramiento de peso
Los resultados muestran que la chatarra de aluminio en forma de polvo puede servir como alternativa técnicamente equivalente al polvo de aleación de aluminio de nueva producción. Esto pone al alcance de la mano una producción de espumas de aluminio significativamente más eficiente en el uso de recursos. Los investigadores consideran que esto constituye un pilar importante para las cadenas de valor circulares en la industria metalúrgica, especialmente en sectores con requisitos estrictos de construcción ligera, como la ingeniería automovilística, la ingeniería mecánica y el transporte ferroviario.
Ahora se continuará con el trabajo con vistas a su aplicación industrial. Las futuras actividades de investigación se centrarán, en particular, en estabilizar las propiedades del material a pesar de las fluctuaciones en la calidad de la chatarra, así como en llevar a cabo evaluaciones exhaustivas del ciclo de vida. Estos esfuerzos tienen como objetivo cuantificar los beneficios medioambientales de la producción de espumas a partir de chatarra y preparar la tecnología para su amplia adopción industrial.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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