RecAL Project: Progettazione dell'attrezzatura per la colata in gravità di un cerchione automobilistico topologicamente ottimizzato in alluminio secondario.

La produzione di alluminio primario nel mondo è un processo altamente energivoro e dunque di notevole impatto a livello ambientale. Si stima infatti che vengano emesse in atmosfera circa 14,5-15 t di CO₂ per tonnellata di alluminio prodotto. Ciò ha attirato molta attenzione da parte della comunità scientifica e del sistema industriale, in quanto utilizzare alluminio riciclato comporta un risparmio energetico del 95%. L’Unione Europea, come ben noto, sta trainando i processi di trasformazione che il sistema economico-produttivo globale sta affrontando per ottenere quegli obiettivi in termini di riscaldamento climatico, sfruttamento delle risorse e salvaguardia della biodiversità. La ricerca su questi temi ha anche una natura strategica: l’alluminio è destinato a diventare un asset cruciale per l’industria del futuro e la scarsità di risorse nei territori europei fa sì che una maggiore circolarità, e dunque una minore dipendenza da fornitori stranieri, garantisca una maggiore resilienza. Il progetto RecAL si articola in questo contesto, esso fa parte del più ampio programma Horizon Europe e vuole porre delle solide basi tecnologiche alla creazione di un hub completamente circolare dell’alluminio nell’Europa del futuro. Il mondo della fonderia è uno dei settori che sta subendo il contraccolpo più forte rispetto ai cambi di paradigmi che avvengono in Europa[3.1]. RecAL aspira a sviluppare metodi e tecnologie che permetteranno al settore manifatturiero di essere competitivo nel contesto di un’economia a ciclo chiuso. Unimore è il coordinatore del cluster D di workpackages su Life Cycle Assessment, Rapified Material Qualification, Robust Design e Digital Product Passport. L’obiettivo è stato di progettare e validare con strumenti di rilevanza commerciale le attrezzature necessarie alla colata in gravità di un cerchione automobilistico topologicamente ottimizzato. La prima fase è stata quella di progettare il complesso sistema di cavità all’interno degli stampi in sabbia: esse daranno origine alle geometrie del casting e del casting system; quest’ultimo permette alla lega fusa di fluire in modo controllato e guida la solidificazione per ottenere un componente finale privo di difetti e con proprietà microstrutturali di interesse industriale. La colata verrà effettuata utilizzando stampi in sabbia presso la fonderia Capricorn S.R.L., la quale ha fornito un prezioso supporto in termini di feedback nelle fasi di progettazione del sistema di colata e design delle attrezzature di modelleria sviluppate da Unimore. La seconda fase si è concretizzata nel design degli stampi in sabbia che formeranno il cosiddetto ramolaggio, ovvero l’assieme di anime ed inserti che materialmente viene riempito durante la colata. Questo passaggio è particolarmente critico perché si pone l’obiettivo di garantire l’assemblaggio, giungendo ad una precisione che rispetti le normative, tenendo in considerazione i limiti imposti dalle tecnologie utilizzate per la produzione degli stampi. La terza fase si è articolata nella progettazione dell’equipaggiamento per la produzione di anime ed inserti, principalmente utilizzando una stampante 3D ad estrusione e carpenteria. Ciò è avvenuto tramite il confronto con Capricorn per essere coerenti con le pratiche messe in atto presso le loro strutture. A differenza delle comuni pratiche di fonderia in sabbia, per via della natura prototipale di RecAL, si è deciso di non rivolgersi ad imprese specializzate nella produzione di modelli e casse d’anima, bensì di utilizzare tecnologie e strutture già in possesso di Unimore, principalmente di Additive Manufacturing. Infine, è stata iniziata la costruzione fisica di quanto appena descritto, condotta direttamente presso il laboratorio IdeaLab.