エネルギー、排出ガス、電気自動車のバッテリー航続距離の節約

パシフィック・ノースウェスト国立研究所による 2023 年 4 月 25 日

アルミニウムの台形内の微細構造は、高度に精製され均一な粒子サイズを示しており、これが強力で信頼性の高い製品を実現する鍵となります。 クレジット: 画像提供: Nicole Overman; Cortland Johnson による強化 | 太平洋岸北西部国立研究所

新しい製造プロセスにより、コスト効率が高く、より環境に優しい高強度アルミニウム車両コンポーネントが作成されます。

自動車業界、特に電気自動車業界は、スクラップアルミニウムを収集して新しい自動車部品に変える革新的なプロセスを開拓しています。 DOEの太平洋岸北西部国立研究所は、トップモビリティ技術企業マグナと提携し、燃料の抽出と処理の必要性を排除することで、体内エネルギーを50％以上削減し、二酸化炭素排出量を90％以上削減する新しい製造方法を発表した。同量のアルミニウム原石。 さらに、軽量アルミニウムの使用により、EVの航続距離も向上します。

特許取得済みで受賞歴のあるこのせん断支援加工および押出 (ShAPE™) プロセスは、自動車製造から出るスクラップビットや残りのアルミニウムトリミングを収集し、新しい自動車部品に適した材料に直接変換します。 現在、EV用の軽量アルミニウム部品を製造するためにスケールアップされています。

新しいレポートとマニュファクチャリング・レターズの研究記事で詳しく説明されている最新の進歩により、新たに採掘されたアルミニウムを新しい部品に使用する前に材料に添加する必要がなくなりました。 アルミニウムのリサイクルコストを削減することで、メーカーはアルミニウム部品の全体的なコストを削減し、スチールの代替をより可能にすることができる可能性があります。

自動車メーカーのアルミニウムスクラップは、PNNL が特許を取得した ShaPE 製造プロセスにより、新しい自動車部品に生まれ変わります。 熱と摩擦によりアルミニウムが柔らかくなり、溶解することなく、粗い金属から滑らかで強力な均一な製品に変わります。 クレジット: Sara Levine によるアニメーション | 太平洋岸北西部国立研究所

PNNL 材料科学者で主任研究員のスコット・ウェーレン氏は、「ShAPE プロセスで形成されたアルミニウム部品が強度とエネルギー吸収に関して自動車業界の基準を満たしていることを示しました」と述べています。 「重要なのは、ShAPE プロセスが、エネルギーを大量に消費する熱処理ステップを必要とせずに、スクラップ中の金属不純物を分解することです。 これだけでもかなりの時間が節約され、新たな効率がもたらされます。」

新しいレポートと研究出版物は、北米最大の自動車部品メーカーであるマグナとの 4 年間にわたるパートナーシップの集大成を示します。 マグナは、DOE の車両技術局、軽量材料コンソーシアム (LightMAT) プログラムから共同研究への資金提供を受けました。

「持続可能性は、マグナで行うあらゆる活動の最前線にあります」とマグナの材料科学マネージャー、マッシモ ディシアーノは述べています。 「当社の製造プロセスから使用する素材、そしてShAPEプロセスに至るまで、当社がどのように進化し、お客様のために新たな持続可能なソリューションを創造しようとしているかを示す優れた証拠です。」

鋼に加えて、アルミニウムは自動車業界で最もよく使用される材料です。 アルミニウムの優れた特性により、アルミニウムは魅力的な自動車部品となっています。 より軽くて強いアルミニウムは、EVの航続距離の延長やバッテリー容量の縮小など、効率を向上させる軽量車両の製造戦略における重要な素材です。 自動車産業は現在、アルミニウムの大部分をリサイクルしていますが、不純物を希釈するために、再利用する前に新しく採掘された一次アルミニウムを定期的にアルミニウムに添加しています。

金属メーカーはまた、レンガ、または業界で「ビレット」と呼ばれるレンガを 1,000°F (550°C) 以上の温度で長時間にわたって予熱する 100 年前のプロセスに依存しています。 予熱ステップでは、原料金属中のシリコン、マグネシウム、鉄などの不純物のクラスターを溶解し、均質化として知られるプロセスを通じてそれらをビレット内に均一に分散させます。