IPN-prosjektet med kortnavnet HEXAL har pågått i ca. 1,5 år av en total prosjektperiode på 4 år. Hydro, Raufoss Technology og NTNU er partnere i prosjektet.
Det er utført en litteraturgjennomgang av effekten av å bruke større mengder forbrukerskrap (PCS) i legeringer. Eksperimentelle legeringer som inneholder opptil 100 % PCS er også støpt og gjennomgår for tiden ulike tester.
De mekaniske egenskapene til PCS-baserte legeringer evalueres sammen med primærlegeringer under forskjellige varmebehandlinger. Disse inkluderer strekktester etter løsningsvarmebehandling og vannkjøling, samt variasjoner i utherdingstid, sammenlignet med den opprinnelige tilstanden. Resultatene til dags dato indikerer at, forutsatt at de kjemiske sammensetningene er like, er de mekaniske egenskapene til primærlegeringer og 100 % PCS-legeringer omtrent likeverdige på tvers av de testede varmebehandlingsforholdene.
Formbarhet ble vurdert gjennom en såkalt kopptest under ulike varmebehandlinger. Formbarheten for primærlegeringer og PCS-legeringer ble funnet å være sammenlignbare, både etter ulike varmebehandlinger og i opprinnelig tilstand. For ekstruderte profiler ble det utført ekspansjonstester for å evaluere formbarheten ytterligere. Også her demonstrerte PCS-legeringer lignende ytelse som primærlegeringer, noe som fremgår av belastningskurver og målte bruddtøyningsverdier.
Å kunne bruke 100 % forbrukerskrap som gir et CO2-avtrykk på mindre enn 0,5 tonn/tonn aluminium krever omfattende sortering av skrapet før det smeltes, noe som øker kostnadene betydelig. Det er mer realistisk å bruke i området 75-90 % forbrukerskrap, noe som gir et CO2-fotavtrykk på 1-2 tonn/tonn aluminium.
Testing av en ny kalibreringsmetode med vann på innsiden av profilen og kompresjon fra utsiden for å forbedre de geometriske toleransene er en del av prosjektet. Dette krever spesifikt utstyr som er ment å bygges som en del av HECAL-prosjektet. Flere workshops har blitt holdt for å komme fram til den beste løsningen for å bygge kalibreringsutstyret.
I tillegg har det som en del av designprosessen blitt utført parametriske studier via elementsimuleringer av kalibreringsprosessen for en aluminiumsprofil, med ulik geometri. Effekt av kalibrering ble undersøkt med trykkverdiene 5, 10, 15, 20 MPa, både ved 0,5 mm og 1 mm kompresjon. Resultatene fra disse tilfellene ble sammenlignet, inkludert effekten av tilbake-fjæring. Samlet sett indikerer simuleringene at et internt trykk i området 10–20 MPa er nødvendig for å oppnå riktig kalibrering av profilen.
For å evaluere det foreslåtte konseptet for mekanisk kalibrering, er det utviklet en forenklet prototype for å søke svar på 2 grunnleggende spørsmål knyttet til kalibreringsverktøyets design:
1) Hvordan sikre 100 % tetting ved trykkene som er angitt ovenfor?
2) Hvor mye bevegelse kreves av utvendige stempel for å skape trykket som kreves for kalibrering, gitt at 1) er vellykket? Denne prototypen muliggjør testing av viktige aspekter, som tetning og trykkoppbygging, uten den ekstra kompleksiteten til omfattende mekaniske bevegelser og synkroniseringer som kreves av det opprinnelige konseptet. Testing er planlagt i siste del av 2025.
Bråkjølingshastighetstester er utført for å måle vertikal kjøling i stillestående vann, sirkulerende vann og saltløsninger. Testene ble utført på en profil med en veggtykkelse på 2 mm, oppvarmet til 560 °C (innenfor løsningens temperaturområde for varmebehandling). For prøver nedsenket i stillestående vann var observerte bråkjølingshastigheter ca. 400 °C/s under avkjøling fra 540 °C til 400 °C, økende til rundt 2000 °C/s mellom 400 °C og 200 °C. Verken oppløst salt eller vannsirkulasjon ga vesentlige forbedringer i forhold til disse resultatene.
This project seeks to develop and verify a step-change in the use of Post-Consumer-Scrap (PCS) aluminium for novel and structural products particularly for the automotive industry, representing the most demanding market. The first wave towards greener mobility has focused on electrification of vehicles, resulting in sales of 12% Battery Electrical Vehicles (BEVs) and >30% Hybrids in Europe in 2022. The next wave will be directed towards further light-weighting and decarbonization of components and systems. Hence, this represents a huge business opportunity for the Norwegian aluminium value chain, if we can develop such systems based on PCS material in combination with novel and hyper-efficient metal forming methods as well as subsequent assembly processes. The aim is to develop extrusion-based applications for the automotive market, focusing especially on the use of unique techniques that can eliminate and accept the ‘natural’ variability accompanied by using scrap from various sources. It is well known that the use of PCS in production of automotive components is limited by the alloying elements of PCS, which may affect the mechanical properties and product quality, including dimensional accuracy and integrity. Thus, research is needed on new industrial methods that can improve the dimensional tolerances and leverage the use of PCS in the automotive industry. This will help OEM’s world-wide reach the decarbonization goals towards 2050.
