--- title: "I ricercatori del PNNL trasformano scarti metallici in leghe ad alto valore" url: https://www.voxelmatters.com/it/i-ricercatori-del-pnnl-trasformano-scarti-metallici-in-leghe-ad-alto-valore/ date: 2024-12-31 modified: 2024-12-27 lang: it author: "Edward Wakefield" description: "Secondo i ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), gli scarti metallici possono essere trasformati direttamente in leghe ad alte prestazioni senza utilizzare i tradizionali processi di fusione. Uno studio..." categories: - "Manifattura additiva a metallo" - "Materiali" - "Materiali di consumo" - "Ricerca AM" - "Sostenibilità" tags: - "future" image: https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2024/12/Xiao-Li-holds-wire-640x480.jpg word_count: 639 --- # I ricercatori del PNNL trasformano scarti metallici in leghe ad alto valore [Secondo i ricercatori](https://www.pnnl.gov/news-media/metal-scrap-upcycled-high-value-alloys-solid-phase-manufacturing) del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), gli scarti metallici possono essere trasformati direttamente in leghe ad alte prestazioni senza utilizzare i tradizionali processi di fusione. Uno studio [pubblicato questa settimana su Nature Communications](https://www.nature.com/articles/s41467-024-53062-2) dimostra infatti che gli scarti di alluminio industriali possono essere convertiti in leghe di alta qualità, con prestazioni pari ai materiali prodotti da alluminio primario, riducendo i costi e migliorando la sostenibilità ambientale. "La novità del nostro lavoro è che, aggiungendo una quantità precisa di elementi metallici alla miscela di scaglie di alluminio come precursore, possiamo trasformare un rifiuto a basso costo in un prodotto di alto valore," ha spiegato Xiao Li, scienziato dei materiali del PNNL e autore principale dello studio. "E lo facciamo in un solo passaggio, con un processo di lega che richiede meno di cinque minuti." ![I ricercatori del PNNL trasformano scarti metallici in leghe ad alto valore con il processo di "solid phase alloying" per diverse tecniche di produzione.](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2024/12/Metal_Upcycling_diagram.jpg) Il processo innovativo di "solid phase alloying" trasforma i rottami di alluminio mescolati con rame, zinco e magnesio in un prodotto di lega di alluminio ad alta resistenza in pochi minuti, rispetto ai giorni necessari per produrre lo stesso materiale tramite i tradizionali processi di fusione, colata ed estrusione. Il team di ricerca ha utilizzato una tecnica brevettata dal PNNL chiamata ShAPE (Shear Assisted Processing and Extrusion) per ottenere questi risultati, ma i ricercatori sottolineano che i risultati potrebbero essere replicati con altri processi di lavorazione in fase solida. Nel processo ShAPE, una matrice rotante ad alta velocità genera attrito e calore che disperdono i materiali grezzi in una lega uniforme con caratteristiche equivalenti a quelle di un prodotto in alluminio forgiato di nuova produzione. L'approccio in fase solida elimina la necessità di processi di fusione ad alta intensità energetica, riducendo significativamente i costi di produzione grazie all'uso di materiali di scarto a basso costo. Per i consumatori, ciò significa prodotti in alluminio riciclato più durevoli e performanti a costi ridotti, che si tratti di veicoli, materiali da costruzione o elettrodomestici. ![I ricercatori del PNNL trasformano scarti metallici in leghe ad alto valore con il processo di "solid phase alloying" per diverse tecniche di produzione.](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2024/12/Raw-aluminum-chips-and-metal-additives.jpeg) Il team scientifico ha utilizzato test meccanici e tecniche avanzate di imaging per analizzare la struttura interna dei materiali rigenerati tramite "solid phase alloying". I risultati hanno mostrato che la lega riciclata con il processo ShAPE presenta una nanostruttura unica a livello atomico. Durante il processo ShAPE, si formano infatti zone di Guinier-Preston, caratteristiche note per migliorare la resistenza delle leghe metalliche. Rispetto all’alluminio riciclato convenzionale, la lega rigenerata è più resistente del 200% e ha una maggiore resistenza a trazione. Queste caratteristiche potrebbero tradursi in prodotti più duraturi e performanti per i consumatori. "La nostra capacità di valorizzare gli scarti metallici è entusiasmante, ma ciò che più mi entusiasma di questa ricerca è che il solid phase alloying non si limita solo alle leghe di alluminio e ai materiali di scarto," ha dichiarato Cindy Powell, Chief Science and Technology Officer per l’energia e l’ambiente presso il PNNL e coautrice dello studio. "Il solid phase alloying è teoricamente applicabile a qualsiasi combinazione di metalli immaginabile, e il fatto che la produzione avvenga interamente in fase solida apre la possibilità di creare leghe completamente nuove la cui produzione era impossibile in precedenza." https://www.youtube.com/watch?v=Gg7QBhvmp3c Il processo di "solid phase alloying" potrebbe essere utilizzato per creare fili metallici personalizzati per varie tecnologie di stampa 3D. Ad esempio, [la Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)](https://www.voxelmatters.com/waam3ds-new-robowaam-xp-expands-size-mass-and-speed/) viene utilizzata per stampare in 3D o[ riparare parti metalliche](https://www.voxelmatters.com/optomec-and-siemens-advance-metal-repair-with-am/). "È difficile ottenere fili di alimentazione con composizioni personalizzate per la manifattura additiva a filo," ha affermato Xiao Li. "Il solid phase alloying è un metodo eccellente per produrre leghe su misura con composizioni precise, come il 2% di rame o il 5% di rame." Lo studio è stato supportato dal programma Laboratory Directed Research and Development del PNNL, come parte dell’iniziativa Solid Phase Processing Science Initiative. Hanno contribuito allo studio i ricercatori del PNNL Tianhao Wang, Zehao Li, Tingkun Liu, Xiang Wang, Arun Devaraj, Cindy Powell e Jorge F. dos Santos.