Alliages d’aluminium pour freiner les émissions de CO2

"Design for Recycling" chez TRIMET

Un bilan climatique favorable devient de plus en plus un critère de qualité des biens industriels. La fabrication et le traitement durables de matériaux gagnent donc en importance. Le producteur d’aluminium TRIMET s’est très tôt adapté aux exigences de durabilité du secteur de la transformation. L’entreprise familiale mise sur la minimisation des émissions de CO2 tout au long du cycle de vie des produits. En plus de l’extension du secteur d’activité Recyclage et du développement d’une technologie destinée à produire de l’aluminium primaire sans émissions, le développement de matériaux est également un élément important.

Les laboratoires de recherche de TRIMET conçoivent des alliages d’aluminium permettant un traitement qui préserve les ressources et présentant un taux de recyclage élevé. Le spécialiste de l’aluminium met à profit son savoir-faire dans un projet de recherche en cours qui établit la base d’une optimisation écologique et économique des matériaux en aluminium dans la construction de véhicules.

Outre les objectifs climatiques, l’augmentation des prix de l’énergie incite les transformateurs de matériaux à baisser leurs coûts en économisant l’énergie et dans le même temps à réduire les émissions. Un alliage d’aluminium développé par TRIMET démontre que l’efficacité énergétique et le rapport coût-efficacité ne sont pas incompatibles avec l’optimisation des cycles des matières. L’alliage moulé sous pression, trimal-38 (AlSi8ZnMn), permet de réduire la consommation d’énergie et d’augmenter le rapport coût-efficacité. Après la coulée, l’alliage ne requiert aucun traitement thermique et présente malgré tout des propriétés mécaniques exceptionnelles et une excellente résistance en cas de collision. Le matériau répond aux normes les plus élevées du secteur de l’automobile. Il est adapté à la fabrication de boîtiers de batterie ou de composants de structure, notamment pour les véhicules électriques, mais il se révèle également intéressant pour d’autres secteurs industriels. En comparaison avec des alliages d’aluminium conventionnels moulés sous pression, le trimal-38 offre une ductilité optimale à l’état coulé. Cette caractéristique se retrouve dans le taux d’allongement élevé et la malléabilité exceptionnelle.

Dans ses installations d’essai, TRIMET soumet les nouveaux alliages à un test pratique.

De nouvelles études menées par TRIMET démontrent que trimal-38 peut intégrer une teneur plus élevée de matériau recyclé contenant du fer et du cuivre, sans que cela compromette les propriétés mécaniques. Ainsi, l’alliage contribue à réduire davantage encore l’empreinte carbone. En effet, par rapport au métal primaire, l’utilisation d’aluminium recyclé permet de réduire de 85 % le CO2 et d’économiser 95 % de l’énergie. TRIMET s’était déjà servi de cet effet dans l’élaboration de l’alliage trimal-04 (AlSi10MnMg). Des constructeurs de véhicules et d’autres utilisateurs ont recours avec succès à cet alliage recyclé, en tant qu’alternative à l’alliage primaire trimal-05 (AlSi10MnMg).

Projet de recherche « SUPA-Wheel »

TRIMET apporte ses expériences en matière de développement de matériaux dans le projet de recherche « SUPA-Wheel ». Le projet collectif de l’Université de Dortmund a pour objectif de concevoir une roue en aluminium qui répond aux exigences techniques, économiques et écologiques des fabricants de chaînes cinématiques. Les participants au projet élaborent une méthodologie de développement et de construction intersectorielle et intermatériaux qui calcule le bilan en CO2 d’un produit et qui le prend en compte dans le traitement. Cela doit permettre de réduire les émissions de CO2 voire de les éviter, si possible.

Outre des groupes de fusion et de traitement thermique, TRIMET exploite une installation de coulée d’essai à une échelle proche de la production.

Dans le projet, TRIMET s’occupe du développement, de la caractérisation et de la production de matériaux recyclables et basés sur des matières recyclées qui serviront à la production de roues dans le cadre d’un processus de moulage basse pression. Une méthodologie de développement qui repose sur ce qu’on appelle le plan d’expériences statique (en anglais : Design of Experiment, DoE) permet d’analyser des simulations d’équilibre, de structure et de propriétés, ainsi que des gueuses de laboratoire et des traitements thermiques spécifiques. En contrôlant ensuite les propriétés, il est possible de s’approcher de manière itérative de l’alliage qui répond de façon optimale aux exigences.

En caractérisant et en analysant les matériaux produits en laboratoire, l’objectif principal de TRIMET est d’utiliser une part la plus élevée possible d’aluminium recyclé. En plus du pré-traitement et du nettoyage adéquats du matériau recyclé, les différents alliages en développement sont fondus et la teneur maximale en matière recyclée pouvant être utilisée est déterminée. Par ailleurs, les spécialistes de TRIMET étudient des mesures sur le plan de la technique des alliages afin d’atteindre le profil de propriétés le plus efficace au niveau du rapport coût-efficacité. L’entreprise produit les alliages les plus prometteurs à l’échelle de présérie et de production sur ses bancs d’essai. Les partenaires au projet transforment alors ces alliages à l’échelle correspondante à l’aide du moulage basse pression.

Dans le cadre du développement de matériaux, le service Recherche & Développement surveille l’effet des paramètres de processus dans toute la chaîne de traitement.
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