由Eric Donsky發(fā)起的初創(chuàng)公司Atomic13，與美國能源部太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）簽署了一項(xiàng)獨(dú)家協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，Atomic13將PNNL的剪切輔助加工和擠壓工藝（ShAPE?）專利技術(shù)商業(yè)化。ShAPE技術(shù)可以將100%的消費(fèi)后廢鋁轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的擠壓制品。Atomic13旨在為建筑和消費(fèi)品市場打造一系列6061和6063合金的定制型材。
Atomic13的創(chuàng)始人Eric Donsky說：“ShAPE技術(shù)對美國制造業(yè)和我們關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)來說是一個巨大的機(jī)會。我們相信，鋁擠壓行業(yè)的建筑循環(huán)性具有巨大的環(huán)境和商業(yè)價值，同時有助于建筑業(yè)大幅降低其產(chǎn)品的內(nèi)含碳?！?
PNNL的ShAPE專利技術(shù)，使用旋轉(zhuǎn)壓頭將廢鋁直接擠壓，形成擠壓材。裝有廢鋁的容器通過旋轉(zhuǎn)頭擠壓模具，這會產(chǎn)生摩擦，通過摩擦加熱以軟化廢鋁，使其足以通過旋轉(zhuǎn)模具擠壓。該過程將廢鋁組合并旋轉(zhuǎn)，生產(chǎn)擠壓型材。由于該技術(shù)不需要預(yù)熱，不需要擠壓過程中的外部加熱或均化，因此，與傳統(tǒng)擠壓工藝出相比，ShAPE技術(shù)節(jié)省了能源。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的PNNL首席科學(xué)家Scott Whalen表示：“ShAPE制造工藝在多個方面節(jié)約能源并消除溫室氣體排放。首先，該工藝不需要添加原鋁，也不需要均質(zhì)化擠壓坯料，即不需要在擠壓前在接近500°C的溫度下進(jìn)行6至24小時的熱處理?！?
該技術(shù)不需要在擠壓過程中添加原鋁，原鋁（取決于其來源）可能具有高碳足跡。相反，該工藝還允許利用100%的廢鋁，包括低品位廢鋁，包括Twitch（一種消費(fèi)后的碎鋁廢料混合物，最多含有1%的鐵、1%的鋅和1%的鎂）。
Donsky說：“創(chuàng)造一個循環(huán)市場，為這種Twitch廢料提供價值，從而有可能為建筑業(yè)、體育用品制造商、汽車零部件和太陽能電池板制造等新興行業(yè)的框架開辟了新的工業(yè)用途?！?
鋁擠壓制品是建筑業(yè)的支柱。ShAPE工藝進(jìn)一步打開了在建筑中利用廢鋁的潛力，該過程產(chǎn)生高剪切力，將廢鋁中的雜質(zhì)粉碎成微小顆粒，并將其均勻分散在鋁微觀結(jié)構(gòu)中。例如，這種分散消除了使用傳統(tǒng)方法制造的回收鋁產(chǎn)品中可能產(chǎn)生微裂紋的微觀結(jié)塊。ShAPE鋁擠壓工藝，譬如在加工前用25-40%的原鋁稀釋回收鋁中存在的雜質(zhì)，從而大大節(jié)省了能源。
PNNL團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了嚴(yán)格的測試，評估了鋁桿、管和不規(guī)則中空多通道梯形材料在機(jī)械應(yīng)力下的力學(xué)性能。該團(tuán)隊(duì)測試了540種獨(dú)特條件的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品由消費(fèi)后的廢鋁制成，其中鐵的含量可達(dá)0.2-0.34%。所有產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度均達(dá)到或高于ASTM國際標(biāo)準(zhǔn)。
Whalen指出：“全球約55%的鋁擠壓市場為建筑業(yè)提供服務(wù)，ShAPE將鋁回收納入建筑結(jié)構(gòu)是建筑環(huán)境脫碳的巨大機(jī)會。我們發(fā)現(xiàn)，鋁金屬中獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)比以前想象的更能耐受雜質(zhì)。這使我們能夠在保持材料性能的同時，更深入地進(jìn)入廢鋁市場。”
目前，Atomic13正與擠壓行業(yè)的一家領(lǐng)先設(shè)備公司合作，對該技術(shù)的第一條商業(yè)生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，并正在評估位于中西部和東南部的工廠位置。Atomic13正在與對建筑材料的可持續(xù)性和脫碳感興趣的建筑商進(jìn)行磋商，并計(jì)劃在2025年初接受產(chǎn)品訂單。
Donsky說：“ShAPE技術(shù)使Atomic13等公司能夠生產(chǎn)100%消費(fèi)后廢鋁制成的鋁擠壓制品，產(chǎn)品碳含量降低90%。與此同時，低原料成本降低了消費(fèi)者的成本。我們期待著繼續(xù)與PNNL的工程師合作，推進(jìn)這項(xiàng)有前景的技術(shù)?！?
