La fibra de carbono se abre paso en automoción

El mercado del plástico, en general, y el de los composites, en particular, es un mercado en alza, con buenas perspectivas de crecimiento en el futuro más inmediato, y mucho más importante en el largo plazo. Las posibilidades que los composites aportan en el terreno de la personalización y el diseño hacen que este tipo de materiales se hayan introducido en todos los ámbitos de la vida moderna. 

Estimación de las tasas de crecimiento de los composites reforzados (Composites Market Report, 2012).

La preocupación por el aligeramiento de los vehículos, el impacto que el peso de los mismos tiene sobre el consumo de carburantes y fuentes de energía de todo tipo, así como la necesidad de distinguir cualquier producto con un aspecto cuidado y elegante, hace de los productos de composites una alternativa eficiente para el sector del transporte.

El uso de los automóviles supone un 12% del total de las emisiones de CO2 (principal gas de efecto invernadero) en Europa. Entre los principales objetivos del sector automovilístico para reducir el impacto de la automoción en el medioambiente destaca: 

• Cumplimiento regulación europea: fabricación de nuevos coches cuya emisión máxima sea de 130 g CO2/km en el año 2015 y 95 g CO2/km en el 2020. 
• Relación con el consumo de fuel: el objetivo para el año 2015 es llegar a 5.6 litros/100 km de gasolina o 4.9 litros/100 km de diésel 

Debido a todo esto y a la necesidad de alcanzar elevados volúmenes de producción y de esta forma satisfacer las necesidades del sector, existen una serie de aspectos que se consideran clave para la innovación en el sector de la automoción: 

• Reducción de peso 
• Reducción del coste de materia prima 
• Tiempos de ciclo cortos 
• Eficiencia del combustible 
• Reducción de emisiones 
• Cumplimiento de la normativa europea 

El aligeramiento de los vehículos contribuye al cumplimiento de estos objetivos, ya que la disminución del peso de los vehículos permite reducir tanto el consumo de combustible como las emisiones de gases de efecto invernadero. Según diversos estudios, como The Material and Energy Impacts of Passenger Vehicle Weight Reduction, una reducción del 10% en el peso del vehículo se traduce en una mejora en el consumo del 7%. El peso del vehículo puede reducirse mediante cambios en el diseño, uso de nuevos materiales y mediante técnicas de montaje. Todo esto da una idea del potencial de los composites en el sector de la automoción, pues se trata de materiales más ligeros que los actualmente utilizados (metales), con buenas propiedades mecánicas y que permiten el uso de nuevos diseños. 

Actualmente el uso de los composites reforzados con fibra de carbono en el sector de la automoción es relativamente bajo, pero se espera que las tasas de crecimiento sean mucho mayores que en otros sectores. Según diversos estudios de mercado, se estima que el mercado de los composites reforzados con fibra experimentará un sólido crecimiento hasta el año 2020. 

Este crecimiento está siendo liderado por la industria automovilística que continua centrando sus esfuerzos en la construcción de vehículos más ligeros, un uso eficiente del combustible y mejores emisiones. Algunos ejemplos relevantes de aplicación de los composites en el sector de la automoción están llegando ya al mercado: 

BMW i3: Está basado en un nuevo concepto de construcción orientado a vehículos eléctricos. El compartimento de los pasajeros está fabricado en CFRP (Plásticos reforzados con fibra de carbono). Los composites de fibra de carbono son entre 75-80% más ligeros que el acero y alrededor de un 30-40 % más que el aluminio, lo que permite a BMWi establecer nuevos estándares en la construcción ligera al mismo tiempo que compensar por completo el peso adicional resultante de la batería de iones de litio de alto voltaje. Al mismo tiempo, el carbono es un material de alto módulo elástico que se puede utilizar de una manera versátil para fines constructivos y que a su vez aumenta la seguridad de todos los ocupantes del vehículo. 

Foto: BMW.

Chevrolet Corvette Stingray 2014: fabricación del capó utilizando fibra de carbono y desarrollo de mejoras en los procesos de producción secundarios, lo que supone una reducción del 5% en peso y del 7% en costes directos. 

Capó de fibra de carbono. Foto: SPE Automotive y Sports Car World.

Teijin 4 plazas Concept Car: Estructura de CFRP fabricada en preimpregnados termoplásticos (PP, PA) adaptada a altos volúmenes de producción mediante la tecnología de prensado, que representa un significativo ahorro en el peso del vehículo gracias al uso de CFRP. 

Estructura de CFRP de preimpregnados termoplásticos (PP, PA). Fuente: Teijin Group.

Actualmente, el uso de CFRP se reduce a un número limitado de coches, pero el mercado se está abriendo a su introducción en vehículos de producción en serie, lo cual tendrá un impacto significativo sobre el CO2 liberado y el consumo de energía en una escala global. Las aplicaciones industriales de los plásticos y los composites que se están desarrollando en la industria de hoy y del futuro en el sector de la automoción permiten destacar las mejoras implantadas en el rendimiento de los nuevos vehículos y acelerar su aceptación en el mercado, lo que supone una clara oportunidad para el sector de composites. 

Pero también hay grandes retos a superar para conseguir una plena introducción de los composites en el sector de la automoción: 

• Necesidad clara de optimización/automatización de procesos para reducir costes de proceso y aumentar capacidad de producción 
• Reducción de los costes de la materia prima como la fibra de carbono 
• Mayor conocimiento de los composites, su comportamiento y criterios de diseño en composites 
• Reciclabilidad 
• Necesidad de desarrollar e involucrar a toda la cadena de valor (materias primas, transformadores, empresas de bienes de equipo, ingenierías especializadas en automatización, moldistas, Tier1-3, OEMs, …) 

Se preveé que sobre el año 2030, la industria del automóvil y la sociedad reconocerán a los plásticos y a los materiales compuestos poliméricos como soluciones de materiales preferidos que cumplen con los requisitos establecidos por el sector de la automoción y medioambientales. Experiencia de Aimplas Aimplas, Instituto Tecnológico del Plástico, ha colaborado con empresas del sector de la automoción y transporte para incrementar las propiedades de los materiales plásticos de los vehículos y los procesos de transformación. Además, Aimplas ha participado en diversos proyectos en los que ha apostado por aspectos medioambientales, basándose en la reducción de peso de los vehículos, en la apuesta por los biomateriales y en desarrollar tecnologías para desarrollar y mejorar los materiales poliméricos(materiales de fuentes renovables, nanocomposites y funcionalización de nanopartículas, materiales resistentes al fuego y supresores de humo, mejora de propiedades de materiales tradicionales), mejora de procesos de transformación(dispersión y reología de mezclas, procesado de materiales termoplásticos y fibras continuas, sistemas de curado avanzados en composites) y desarrollo de nuevos productos (estructuras multifuncionales y productos basados en materiales reciclados y en biocomposites). 

Autor: Roig Asensi, Departamento de Composites de Aimplas (Instituto Tecnológico del Plástico) 

Publicado en: Interempresas

UBE presenta un nuevo nylon para coches

La resina UBE Nylon se emplea en la fabricación del depósito de hidrógeno del nuevo Sedán Toyota 

Ube Industries, Ltd. dio a conocer ayer el UBE Nylon 12181U, un material de nylon para revestimiento, empleado en la fabricación de los depósitos de hidrógeno para vehículos con pila de combustible, que fue desarrollado conjuntamente con Toyota Motor Corporation. UBE Nylon 12181U se utiliza en el depósito de hidrógeno de alta presión de la pila de combustible del nuevo Sedán Toyota Mirai, que se pondrá a la venta el próximo 15 de diciembre en Japón. 

Este nuevo producto ha debido cumplir exigentes estándares para ser aprobado como material plástico de revestimiento para el depósito de hidrógeno de alta presión del modelo Mirai. La resina de poliamida 6 (nylon) proporciona una alta impermeabilidad al hidrógeno y unas excelentes cualidades mecánicas en términos de durabilidad y resistencia a los repentinos cambios de temperatura del depósito a causa de los ciclos de carga y descarga del hidrógeno, así como una elevada resistencia al impacto a bajas temperaturas, según fuentes de la industria. 

Ube Industries fabrica y comercializa resinas de nylon desde 1959 y es el tercer mayor productor mundial con una capacidad de fabricación global de 148.000 toneladas anuales. La resina de nylon ofrece una superior durabilidad en comparación con otros plásticos y se emplea para la fabricación de diversos componentes para automóvil, tales como cubiertas de motor o colectores de admisión. 

UBE Industries tiene previsto establecer una red global de suministro de su material 12181U, como material de revestimiento para la fabricación de depósitos de hidrógeno de alta presión. Con sede en la ciudad de Ube (Japón), dispone de una empresa en el polígono del Serrallo de Castelló. Sus materiales cuentan desde artículos para electrónica hasta componentes de automoción.

Fuente: Levante Emv

Los materiales de la automoción

Fuente: Infografía El País

Cómo cuidar el interior de los autos clásicos

Crédito: Sonax / Sonax / dpa-tmn

El sol, el calor y la humedad suelen atentar contra el equipamiento de los vehículos antiguos, en su mayoría con componentes plásticos. Los consejos de los expertos. Una grieta en el volante, la puerta de la guantera rota o el tapizado de los asientos de cuero resquebrajados: el tiempo y el uso provocan este tipo de daños en el interior de los vehículos. Los años dejan en claro lo que las radiaciones del sol y los cambios de temperatura hacen en los materiales plásticos, sin que se pueda hacer mucho por evitarlo. 

El plástico es, desde los años 60, lo más utilizado en el equipamiento del interior de los vehículos, ya sea en el cuadro de mandos, el volante, las manijas de la puerta o el tapizado, y por lo tanto se sigue encontrado en los autos antiguos. Sin embargo, el gusto de los consumidores cambió con el tiempo. 

“Mientras hoy existe la tendencia a superficies más claras y decorativas, de los 60 a los 90 el diseño del interior estuvo marcado por la funcionalidad, con superficies negras u oscuras en el cuadro de mandos”, dice Jürgen Bühring, director de desarrollo en el grupo Benecke-Kaliko, una empresa que fabrica productos de cuero artificial para la industria automotriz. 

Aunque los modelos del segmento más alto tienen un equipamiento interior de cuero, el resto apuesta por materiales más económicos y asequibles. “El envejecimiento del plástico antes ya era visible, a veces, poco después de que expirara la garantía”, afirma Bühring en referencia a las grietas en el tablero de mandos, en los asientos y en la bolsa de la palanca de cambio. Pero esas muestras de envejecimiento también se dejan ver en materiales mejores. 

Los síntomas son variados. El plástico de PVC se va evaporando y, por lo tanto, quebrando, lo que genera olor y deja una superficie aceitosa en el interior del vehículo, afirma Volker Wachtendorf, de la Agencia Nacional Alemana para la Investigación de Materiales. 

“En la mayoría de los casos, el daño en la superficie comienza cuando se ve que se empaña y se hace más gris o amarillenta”, señala Wachtendorf acerca de las primeras muestras de la incidencia del sol. También la alta humedad puede acelerar la descomposición de algunos materiales o la creación de moho, lo que llevaría a problemas mecánicos. 

Los daños en el revestimiento de plástico de los volantes son más fáciles de combatir, según Gundula Tutt, restauradora de vehículos clásicos, quien afirma: “Las grietas en el plástico se mejoran con materiales especiales”. 

“La causa de los problemas y lo avanzado del daño hacen que haya que tratar cada caso de forma individual”, dice Tutt, que como principal medida de previsión aconseja guardar el vehículo antiguo en el garaje. Un auto se conserva mejor si se mantiene en la oscuridad, en temperaturas bajas constantes, humedad moderada y con la menor carga mecánica posible. “Evitar la luz directa del sol o el calor ayuda”, explica la expecialista. “Sin embargo, sólo ayuda a aplazar al máximo el proceso. En algún momento ya no se podrá evitar el cambio de esas partes”, agrega. 

Los revestimientos de los intermitentes o el pomo de la palanca de cambio se pueden dejar como si fueran los originales. En el futuro, la impresión en 3D podría utilizarse para reproducir piezas originales, incluidas las partes de gomaespuma. 

Productos de limpieza como sprays para la superficie del cockpit tienen, según Gundula Tutt, sólo un efecto cosmético, ya que unicamente rellenan las microgrietas de forma superficial y dejan el material más oscuro y más brillante, pero de forma transitoria. “Es importante que en los productos no haya disolventes”, alerta, por su parte, el ingeniero en tecnología química Richard Hanauer, que trabaja para una importante compañía de productos de limpieza y cuidado. 

Hay que prestar también especial atención en el uso de estos remedios en el volante y los pedales. El experto recomienda apelar sólo a elementos que limpien con cuidado el material y que no formen una película resbaladiza. 

Fuente: dpa