Espera-se que, dentro da próxima década, uma grande quantidade de alumínio proveniente de painéis de carroceria de veículos entre no sistema de reciclagem na América do Norte. Devido à contaminação por impurezas como ferro durante o processo de desmontagem, esses materiais reciclados atualmente são em grande parte inadequados para componentes automotivos críticos, limitando seu valor de aplicação. A equipe de pesquisa do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia dos EUA desenvolveu uma nova liga de alumínio chamada RidgeAlloy, que visa transformar alumínio reciclado de baixo valor em uma fonte de material utilizável para a fabricação de componentes estruturais automotivos.
O processo de fabricação da RidgeAlloy envolve a refundição do alumínio recuperado de produtos em fim de vida e sua reformulação em uma nova liga que atenda aos requisitos de resistência, ductilidade e segurança em colisões para componentes estruturais veiculares. Os pesquisadores do ORNL empregaram uma abordagem de design de liga direcionado para acelerar o processo de desenvolvimento de materiais. Alan Haynes, Diretor do Projeto de Núcleo de Metais Leves do ORNL, afirmou: "A equipe levou apenas 15 meses para passar do conceito no papel para uma demonstração bem-sucedida de um componente em tamanho real da nova liga. Essa velocidade de inovação é inédita no desenvolvimento de ligas estruturais complexas."
Veículos que utilizam grandes quantidades de alumínio começaram a chegar ao mercado norte-americano por volta de 2015, sendo a picape Ford F-150 uma das primeiras a ser produzida em massa. Espera-se que, no início da década de 2030, a maioria desses veículos atinja o fim de sua vida útil. Nesse momento, o sistema de reciclagem norte-americano poderá receber até 350 mil toneladas de sucata de alumínio de carrocerias anualmente. Alex Plotkowski, Líder do Grupo de Física Acoplada por Computação do ORNL, observou: "Você pode reutilizar alumínio pós-consumo para produtos não estruturais, como blocos de motor, mas ele não possui as propriedades necessárias para aplicações estruturais de alto valor em carrocerias."
Para desenvolver a RidgeAlloy, a equipe de pesquisa utilizou cálculos de alto rendimento, realizando mais de dois milhões de simulações para prever combinações de elementos que produziriam as propriedades mecânicas desejadas. Os pesquisadores também conduziram análises de materiais e experimentos de difração de nêutrons na Fonte de Nêutrons por Espalhamento do ORNL para entender como as impurezas afetam o desempenho da liga. Após determinar a formulação da liga, a Trialco Aluminum, uma empresa do grupo PSW localizada em Chicago, produziu lingotes de alumínio reciclado de acordo com o design da RidgeAlloy. Esses lingotes foram então enviados para a Falcon Lakeside Manufacturing em Michigan, onde componentes automotivos foram fabricados usando o processo de fundição sob alta pressão. Os testes confirmaram que a combinação de elementos alumínio, magnésio, silício, ferro e manganês na RidgeAlloy atende aos requisitos para peças fundidas estruturais veiculares, mesmo com altos níveis de ferro e silício na matéria-prima reciclada.
Amit Shyam, Líder do Grupo de Comportamento e Design de Ligas do ORNL, declarou: "Estima-se que o uso de sucata refundida em vez de alumínio primário pode reduzir a energia necessária para processar a peça em até 95%." No início da década de 2030, a tecnologia RidgeAlloy tem o potencial de permitir a produção de peças fundidas estruturais de alumínio reciclado equivalentes a metade da produção anual atual de alumínio primário nos EUA. Haynes acrescentou: "A RidgeAlloy fornece a tecnologia para reutilizar a grande quantidade iminente de sucata doméstica de alta qualidade de chapas de liga de alumínio automotivo, que é exatamente o impacto na cadeia de suprimentos que nossa equipe busca alcançar." As potenciais aplicações da tecnologia também incluem equipamentos industriais, máquinas agrícolas, sistemas aeroespaciais e veículos off-road.
