Aquest article ha estat escrit originalment en castellà. L'hem traduït automàticament per a la vostra comoditat. Tot i que hem fet esforços raonables per a aconseguir una traducció precisa, cap traducció automática és perfecta ni tampoc pretén substituir-ne una d'humana. El text original de l'article en castellà podeu veure'l a BASF crea un equipo para compuestos de peso ligero para la industria de la automoción

Disseny de pes lleuger amb plàstic – Triple Joc

BASF crea un equip per a compostos de pes lleuger per a la indústria de l'automoció

Redacció Interempresas13/10/2011

Per donar resposta a la creixent importància que guanyen els dissenys de pes lleuger en la indústria automobilística, a mitjan 2011 BASF va crear un equip dedicat als compostos de pes lleuger. El grup centra els seus esforços en el desenvolupament de materials i tecnologies que es puguin llançar al mercat i que siguin aptes per fabricar peces reforçades amb fibra d'alt rendiment per a aplicacions d'automoció. Es pot substituir encara més metall, solament si s'utilitzen peces i materials compostos de pes lleuger però alhora resistents i, d'aquesta manera, s'obté una reducció encara major del consum energètic i de les emissions de CO₂, independentment del sistema de propulsió que s'utilitzi.

A través d'aquesta àmplia cartera de productes, BASF pot investigar simultàniament tres sistemes diferents de matrius de plàstic i es proposa desenvolupar formulacions fetes a la mesura mitjançant una estreta col·laboració amb els seus clients. Willy Hoven-Nievelstein, responsable de la unitat de negoci de Plàstics d'Enginyeria a Europa de BASF, va explicar que: “aquí en BASF, podem aprofitar nostre saber fer a les àrees de la química d'epoxis, poliuretà i poliamida, també volem explotar les sinergies de l'equip i per a això invertirem desenes de milions d'euros en desenvolupament durant els propers anys”.

RTM i els compostos reforçats amb fibra: flueixen amb facilitat i es guareixen ràpidament

La tecnologia de processament que sustenta els nous materials és el 'Modelo per Transferència de Resina' (RTM, per les seves sigles en anglès) que pot utilitzar-se per produir components composts complexos i grans, mitjançant una senzilla operació de press-form. Es tracta de col·locar unes estructures de fibra multi-capa en un motlle escalfat que es col·loca en una premsa. Llavors s'injecta una resina líquida en el motlle, humitejant les fibres completament i després guarint-les de manera controlada. En el laboratori de RTM de nova creació en Ludwigshafen i en la investigació de poliuretans en Lemförde, els experts de BASF estan treballant en els reptes químics i tècnics que plantegen les noves solucions per a matrius. Els components automobilístics que es produiran a partir d'aquests materials en el futur seran capaços de suportar grans càrregues, malgrat el seu pes lleuger.

A més del rendiment mecànic de la peça acabada de compost amb reforç de fibra de vidre, unes característiques de flux òptimes i sobretot un termini de curació curt dels components de resina són els principals reptes amb els tres sistemes de materials. BASF ja ofereix solucions basades en els sistemes d'epoxi i poliuretà, coneguts amb els noms comercials de Baxxodur i Elastolit R, respectivament. Els sistemes de resina epoxi de BASF s'utilitzen per exemple actualment per fabricar les pales giratòries de les turbines eòliques. Ambdues solucions empren uns mecanismes de guarit nous: gràcies a la seva baixa viscositat inicial, impregnen molt bé les estructures de fibra i després les guareixen en uns pocs minuts. Per això, solucionen un dels problemes que anteriorment era un obstacle per a la utilització dels compostos d'alt rendiment en la producció automobilística. S'alliberen i es poden processar tant en els equips de processament d'alta pressió existents, com en equips de baixa pressió. A més, els nous sistemes de poliamida que estan en desenvolupament en l'actualitat es poden soldar fàcilment i també reciclar com els termoplàstics. Depenent del perfil de requisits del client, una de les dues solucions sempre dóna en la diana. BASF està dedicant un gran esforç a la curació accelerada dels tres sistemes de matrius de plàstic, per aconseguir una major retallada en el temps de cicle.

Fibres sense fi per als components estructurals: carboni i fibres de vidre

El xassís estructural o els components de la carrosseria dels automòbils solament es poden fabricar a partir de materials compostos basats en fibres de vidre o carboni sense fi, i requereixen un alt contingut en fibra d'aproximadament el 65 per cent del seu pes. Les fibres sense fi ja s'utilitzen actualment en els aeroplanos i en les aplicacions de l'energia eòlica, en la construcció de plantes, en la construcció de prototips i en aplicacions d'automoció d'abast limitat. Les fibres de carboni imprimeixen una gran rigidesa com a material de reforç i per això són d'especial interès. Per interactuar amb els enginyers de l'aplicació i amb els usuaris finals en una etapa més primerenca del procés, BASF acaba incorporar-se com a membre a Carbon Composites i.V. (CCeV), una xarxa de competència per a la tecnologia de compostos amb reforç de fibra i fibres de carboni, que es va crear l'any 2007 i que ara compta amb més de 120 membres. A més del rendiment d'un material de reforç, el seu preu i la seva disponibilitat també són importants per aconseguir la introducció ràpida de sistemes de matrius al mercat. Les fibres de vidre han demostrat posseir un gran potencial en aquest camp. Els límits de la seva fortalesa mecànica no es coneixen encara.

Sistemes de materials múltiples

El sistema general que consisteix en una matriu de plàstic i un reforç de fibra ha de ser procesable d'una manera fiable i prestar-se fàcilment a la producció de grans volums. Comparats amb els components de metall tradicionals, contribueixen a un estalvi de pes proper al 50%. Les tecnologies establertes que incorporen farciments de metall o panells termoplàstics reforçats amb fibres sense fi i cinta UD (reforç de fibra unidireccional) al plàstic complementen el nou plantejament. A més, les capes de pel·lícula reforçada amb fibres sense fi es poden combinar amb els nuclis d'escuma de pes lleuger en forma d'estructures tipus sándwich d'alta qualitat, que presenten una rigidesa específica de peça excepcionalment bona i unes bones propietats d'aïllament, a més del seu pes lleuger. Els sistemes d'escuma de PU desenvolupats per a aquestes peces per BASF es caracteritzen per la seva alta resistència compressiva i la seva resistència tèrmica, així com per la seva baixa densitat. Volker Warzelhan, responsable d'Investigació de Termoplàstics de BASF assenyala que: “sense aquests sistemes de materials múltiples, no seria possible realitzar els propers avanços en les aplicacions d'automoció de pes lleuger”.

Al mateix temps, BASF està ampliant les capacitats de la seva eina de simulació per ordinador ara universal Ultrasim. L'objectiu és desenvolupar la capacitat de predir també el comportament dels compostos complexos reforçats amb fibra sense fi.