طور باحثو مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية سبائك ألمنيوم جديدة باسم RidgeAlloy، قادرة على تحويل خردة هياكل السيارات منخفضة الجودة إلى قطع هيكلية قوية وموثوقة، ما يعزز سلاسل التوريد المحلية ويقلّل الاعتماد على الألمنيوم الأولي المكلف والطاقة المستهلكة في إنتاجه.
توقعات بزيادة خردة الألمنيوم
يتوقع الخبراء أن تشهد السنوات العشر المقبلة تدفّق كميات ضخمة من خردة الألمنيوم الناتجة عن انتهاء عمر السيارات في أمريكا الشمالية، مع وصول العديد من السيارات الثقيلة المصنوعة من الألمنيوم، مثل شاحنة Ford F-150، إلى نهاية دورة حياتها بحلول أوائل ثلاثينات القرن الحالي، وفقاً لتقرير scitechdaily.
فرصة صناعية ضائعة
تشير التقديرات إلى أن هذه السيارات ستنتج نحو 350 ألف طن سنوياً من خردة الألمنيوم، التي غالباً ما تُخفض قيمتها إلى مسبوكات منخفضة الجودة أو تُصدّر للخارج، ما يمثل فرصة ضائعة للصناعة المحلية.
ابتكار RidgeAlloy وحفظ الطاقة
يتيح ابتكار RidgeAlloy استخدام الخردة المعاد تدويرها بدلاً من الألمنيوم الأولي، مع تحقيق خفض يصل إلى 95% في استهلاك الطاقة خلال عملية التصنيع، بحسب أميت شيام، رئيس مجموعة سلوك وتصميم السبائك في ORNL.
التطوير بوسائل علمية متقدمة
تم تطوير السبيكة باستخدام أدوات علمية متقدمة تشمل الحوسبة عالية الإنتاجية، وتحليل الهيكل المادي للمعادن بالنيوترونات في منشأة مصدر النيوترونات الانشطارية، لتحديد التركيبات المعدنية المثلى وتحقيق خصائص مثالية من حيث القوة والليونة ومقاومة التآكل.
اختبارات في بيئة صناعية حقيقية
تم اختبار RidgeAlloy في بيئة صناعية حقيقية باستخدام سبائك ألمنيوم معاد تدويرها بالكامل من خردة هياكل السيارات، حيث تم صبّها في قطع هيكلية بالاعتماد على تقنية الصب بالضغط العالي، وأثبتت السبيكة قدرتها على إنتاج مسبوكات قوية وموثوقة حتى عند احتوائها على نسب أعلى من الحديد والسيليكون.
خطوات مستقبلية نحو تطوير مسبوكات أكبر
وقال أليكس بلوتكوفسكي، قائد فريق الحوسبة المترابطة: “نجحنا في تصنيع جزء متوسطة الحجم وذي تعقيد معتدل، كخطوة أولى نحو مسبوكات أكبر وربما ضخمة في المستقبل”.
فرص لإعادة تشكيل الصناعة
يمثل هذا الابتكار فرصة لإعادة تشكيل كيفية فرز وإعادة استخدام خردة ألمنيوم السيارات في أمريكا الشمالية، مع إمكانية توسيع تطبيقاته لتشمل المعدات الصناعية والزراعية، والطيران، والمركبات البرية والبحرية، ومولدات الطاقة المحمولة.
آفاق مستقبلية للإنتاج
وفق تقديرات مختبر ORNL، قد تغطي RidgeAlloy بحلول أوائل ثلاثينات القرن الحالي نصف حجم إنتاج الألمنيوم الأولي في الولايات المتحدة، ما يتيح خفض التكاليف، وتقليل استهلاك الطاقة، وتعزيز سلسلة التوريد المحلية.
دعم البحث والابتكار
أكد آلن هاينز، مدير برنامج المعادن الخفيفة بالمختبر، أن الفريق استغل القدرات البحثية للمختبر الوطني لتحقيق قفزة نوعية في فهم وإنتاج مواد السيارات خفيفة الوزن، وتم دعم هذا البحث من قبل برنامج المعادن الخفيفة بمكتب تقنيات المركبات التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، بمشاركة فريق من خبراء المختبر.
