Alluminio secondario: al primo posto nella corsa alla sostenibilità!

Endurance è tra i sedici partners coinvolti nei progetti europei SALEMA, IPCEI Batteries e IPCEI EuBatIn che stanno sviluppando nuove leghe secondarie per realizzare componenti innovativi per veicoli elettrici, coerenti con i principi delle 4R (Ridurre, Riutilizzare, Rigenerare, Riciclare) dell’economia circolare e della sostenibilità

Nella trasformazione in rapida evoluzione della mobilità, l’economia circolare, insieme alla sostenibilità, è uno dei fattori chiave per rendere l’Europa carbon neutral entro il 2050. Il target sarà raggiungibile solo con un approccio sinergico, dalla scelta delle materie prime al riciclo, attraverso la progettazione di prodotti pensati anche per essere riutilizzati.
La vera sostenibilità si potrà ottenere solamente tramite coerenti attività trasversali lungo l’intera catena di produzione di veicoli a basse emissioni. I concept dei prodotti sviluppati nell’ambito di progetti collaborativi finanziati dalla comunità europea e qui descritti, sono in linea con questo approccio olistico e rispondono ai principi delle 4R (Ridurre, Riutilizzare, Rigenerare, Riciclare) fin dalla scelta delle materie prime.
Come noto, le leghe secondarie di alluminio hanno un’impronta di carbonio fino a 20 volte inferiore rispetto al metallo primario, con un conseguente notevole impatto positivo sulle emissioni di CO2 e presentano una quasi infinita possibilità di essere riciclati. Cosa chiedere di più ad un materiale per considerarlo nel design di prodotti e processi 4R?
Le loro proprietà possono soddisfare obiettivi prestazionali attraverso la progettazione ottimizzata del prodotto. Adottando un design di componenti e layout di sistemi in cui le funzioni sono assegnate in base alle caratteristiche termo-strutturali delle leghe proponibili, alcune proprietà meccaniche delle leghe secondarie, talvolta meno prestazionali delle primarie, trovano applicazioni di successo. Se poi la progettazione considera fin dalle prime fasi anche il disassemblaggio, viene garantito un riutilizzo selettivo ed un riciclo dei componenti rispettoso dell’ambiente.
Grazie ad iniziative finanziate dall’UE, la filiera italiana conferma il proprio ruolo attivo nell’affrontare queste sfide, considerando, fin dalle prime fasi di concept design, le leghe di alluminio secondarie nello sviluppo di componenti innovativi, siano essi getti strutturali (Progetto SALEMA – Horizon 2020), siano essi componenti per moduli batteria (IPCEI Batteries) e batterie swap (IPCEI EuBatIn) in cui un facile smontaggio, riutilizzo e riciclo delle celle ioni litio assumono una valenza strategica.
Nel progetto SALEMA (salemaproject.eu) lo sviluppo di nuove leghe da riciclo ha affrontato anche il tema della dipendenza dalle materie prime importate (CRM – Critical Raw Material) come il silicio ed il magnesio, in ottica di completa sostenibilità del settore automobilistico e relativa industria manifatturiera in Europa, che necessita di fonti di alluminio sostenibili, per prodotti ad alte prestazioni per i quali l’alleggerimento è il parametro premiante per l’autonomia di veicoli elettrici. Tutto ciò è possibile solo generando un nuovo ecosistema dell’alluminio.
Sedici partners, provenienti da sei paesi europei, hanno unito le forze e competenze per sviluppare una nuova metodologia per “progettare” leghe con un maggior contenuto di alluminio da riciclo e meno materie prime critiche (CRM), in grado di soddisfare comunque le esigenze di alte prestazioni tipiche dei processi produttivi dell’industria automobilistica (pressocolata, estrusione e stampaggio lamiera). SALEMA ha dimostrato come la stretta collaborazione tra università, industria ed OEMs garantisca sviluppi concreti nel percorso di carbon neutrality e sostenibilità in Europa.
Lo sviluppo di 12 varianti di leghe da pressocolata e successiva selezione al ‘dimostratore’ rappresentativo di getti strutturali, ha permesso di trasformare in prodotti industriali due leghe della famiglia AlSi8/AlSi10 che, opportunamente trattate termicamente (T5), hanno raggiunto i target attesi di resistenza meccanica statica, dinamica, alla corrosione e di saldabilità.

L’impegno di Endurance

Una cross-fertilization tra progetti EU ha di recente offerto importanti occasioni di sinergie, a favore della competitività di aziende e prodotti europei nel campo dei componenti per E-mobility, come noto dominato dalla Cina.
Primo esempio concreto: una variante delle leghe SALEMA è stata utilizzata con successo nella realizzazione di contenitori per batterie, sviluppati e prodotti da Endurance nell’ambito dei progetti IPCEI Batteries ed EUBatIn, nei quali l’azienda è impegnata sia in ottica 4R, sia in ottica product cost-reduction.
In questo specifico settore la progettazione per un facile disassemblaggio contribuisce in modo significativo a garantire un riutilizzo selettivo di componenti ad alto valore aggiunto, come le celle ioni litio. L’approccio selettivo per la separazione dei materiali permette un secondo utilizzo sia delle celle che dei componenti la batteria, contribuendo in maniera significativa ad un’economia circolare sostenibile.
Su quest’ultimo aspetto, particolare attenzione è stata dedicata all’ottimizzazione del processo di pressocolata abbinato alla progettazione di stampi in grado di garantire prodotti con spessore parete inferiore a 1,5 mm e spoglia 0,5°. Questi requisiti così stringenti sono stati raggiunti producendo un Basic Module – BM VDA 390 per celle ioni-litio prismatiche/pouch – con varie tipologie di leghe low carbon footprint in formato lingotti, pronto forno (*) e liquido.
In ottica spill-over con positive ricadute di coinvolgimento di aziende italiane non direttamente partner dei progetti IPCEIs, Endurance ha avviato collaborazioni di successo per l’impiego di nuove tecnologie di processo. In particolare con Fonderie Maestri, il cui processo LSC ha permesso di aumentare la produttività del 30% grazie alla lubrificazione a stampo chiuso, rendendo “green” il processo grazie alla riduzione di rumore, emissioni (fino al 90%) e smaltimento (è possibile riutilizzare il fluido lubrificante in process).
In un recente evento Open House presso la fonderia Endurance di Chivasso (Torino) sono stati illustrati i contenuti delle milestones di progetto raggiunte che contribuiscono alla progressiva transizione all’E-mobility, dalle materie prime al riciclo, per la quale l’alluminio secondario si conferma primo nella corsa alla sostenibilità!

(*) “LOW CARBON FOOTPRINT ALUMINIUM COMPONENTS FOR E-MOBILITY”, ACTA METALLURGICA SLOVACA 2024, VOL. 30, NO. 1, by Elisa Fracchia – Polytechnic of Turin, Department of Applied Science and Technology (DISAT), and Claudio Mus- Endurance Overseas