에너지, 배기가스 배출 및 전기 자동차 배터리 범위 절약

작성자: Pacific Northwest National Laboratory 2023년 4월 25일

알루미늄 사다리꼴 내부의 미세 구조는 매우 정교하고 균일한 입자 크기를 보여주며 이는 강력하고 신뢰할 수 있는 제품을 만드는 데 중요합니다. 출처: Nicole Overman의 이미지 제공; Cortland Johnson의 개선 | 태평양 북서부 국립 연구소

새로운 제조 공정을 통해 비용 효율적이고 환경 친화적인 고강도 알루미늄 차량 부품이 탄생했습니다.

자동차 산업, 특히 전기 자동차 분야에서는 알루미늄 스크랩을 수집하여 새로운 자동차 부품으로 변환하는 혁신적인 프로세스를 개척하고 있습니다. DOE의 Pacific Northwest National Laboratory는 최고의 모빌리티 기술 회사인 Magna와 협력하여 내재 에너지를 50% 이상 줄이고 이산화탄소 배출을 90% 이상 줄인 새로운 제조 방법을 공개했습니다. 같은 양의 원시 알루미늄 광석. 또한, 경량 알루미늄을 사용하면 EV의 주행 거리도 향상될 수 있습니다.

특허를 받고 수상 경력이 있는 ShAPE™(전단 보조 가공 및 압출) 공정은 자동차 제조 과정에서 스크랩 비트와 남은 알루미늄 트리밍을 수집하여 이를 새로운 자동차 부품에 적합한 재료로 직접 변환합니다. 현재는 EV용 경량 알루미늄 부품을 만들기 위해 규모가 확장되고 있습니다.

새로운 보고서와 Manufacturing Letters 연구 기사에 자세히 설명된 가장 최근의 발전으로 인해 새 부품에 사용하기 전에 새로 채굴된 알루미늄을 재료에 첨가할 필요가 없어졌습니다. 알루미늄 재활용 비용을 줄임으로써 제조업체는 알루미늄 부품의 전체 비용을 절감하여 강철을 더 잘 대체할 수 있습니다.

자동차 제조업체의 알루미늄 스크랩은 PNNL 특허 ShAPE 제조 공정을 통해 새로운 자동차 부품으로 변환됩니다. 열과 마찰로 인해 알루미늄이 부드러워지고 거친 금속이 녹는 단계 없이 매끄럽고 강하고 균일한 제품으로 변합니다. 크레딧: Sara Levine의 애니메이션 | 태평양 북서부 국립 연구소

PNNL 재료 과학자이자 수석 연구원인 Scott Whalen은 "우리는 ShAPE 공정으로 형성된 알루미늄 부품이 강도 및 에너지 흡수에 대한 자동차 산업 표준을 충족한다는 것을 보여주었습니다."라고 말했습니다. “핵심은 ShAPE 공정이 에너지 집약적인 열처리 단계 없이 스크랩의 금속 불순물을 분해한다는 것입니다. 이것만으로도 상당한 시간이 절약되고 새로운 효율성이 도입됩니다.”

새로운 보고서와 연구 출판물은 북미 최대의 자동차 부품 제조업체인 Magna와의 4년 간의 파트너십의 정점을 의미합니다. Magna는 DOE의 차량 기술 사무소, 경량 재료 컨소시엄(LightMAT) 프로그램으로부터 공동 연구를 위한 자금을 지원 받았습니다.

Magna의 재료 과학 관리자인 Massimo DiCiano는 “지속가능성은 우리가 Magna에서 하는 모든 일의 최전선에 있습니다.”라고 말했습니다. "제조 프로세스부터 사용하는 재료, ShAPE 프로세스까지, 우리가 고객을 위해 지속 가능한 새로운 솔루션을 어떻게 발전시키고 창조하려고 하는지 보여주는 훌륭한 증거입니다."

철강 외에도 알루미늄은 자동차 산업에서 가장 많이 사용되는 재료입니다. 알루미늄의 유리한 특성은 알루미늄을 매력적인 자동차 부품으로 만듭니다. 더 가볍고 강한 알루미늄은 전기차의 주행거리를 ​​늘리거나 배터리 용량을 줄이는 등 효율성 향상을 위한 경량 자동차 전략의 핵심 소재다. 현재 자동차 산업에서는 대부분의 알루미늄을 재활용하고 있지만 정기적으로 새로 채굴된 1차 알루미늄을 추가한 후 재사용하여 불순물을 희석합니다.

금속 제조업체는 또한 업계에서 알려진 벽돌 또는 "빌렛"을 수 시간 동안 550°C(1,000°F) 이상의 온도로 예열하는 100년 된 프로세스에 의존합니다. 예열 단계에서는 원금속에 존재하는 규소, 마그네슘, 철 등의 불순물 덩어리를 용해시켜 균질화라는 공정을 통해 빌렛 내에 균일하게 분포시킵니다.