Los nuevos materiales son clave en la búsqueda del automóvil ligero

Objetivo: vehículos que vuelen

Irene Relda10/10/2014

Sí, el titular de este artículo es engañoso. Si bien todos hemos soñado con un futuro en el que los coches vuelan como mostró la gran película ‘Blade Runner’, lo cierto es que en la realidad lo que más se aproxima a esta idea de vehículos futuristas es, además de diseños casi imposibles, su enorme ligereza.

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Foto: BMW.

Los objetivos de la industria de la automoción son claros. Los fabricantes de automóviles en todo el mundo reman juntos en una misma dirección, que es ganar en ligereza pero sin olvidar la seguridad. Los esfuerzos en investigación de materiales y procesos son ingentes en todas partes del mundo y los fabricantes buscan aligerar sus vehículos y velar por los usuarios en materia de seguridad y diseño. Diseños, cada vez más únicos y extremos que tan sólo se consiguen gracias a la enorme capacidad de manipulación de los composites.

Pero además de los materiales, de los procesos de inyección y otros procesos de transformación que se dan en el sector, son cruciales en este segmento aspectos como los sistemas de propulsión y combustibles avanzados y alternativos, nuevas arquitecturas de vehículos, la seguridad del vehículo y del transporte. En todos estos aspectos, el plástico influye de manera positiva para alcanzar mejoras.

Aparte de las exigencias de seguridad, ligereza y diseño, el sector de la automoción es uno de los sectores en los que las nuevas regulaciones y medidas creadas con el fin de lograr mejoras medioambientales se suceden desde hace unos años. Por ello, para alcanzar la reducción de peso de los componentes de los automóviles, se investiga en el empleo de materiales reciclados o el desarrollo de biopolímeros para la fabricación de determinadas piezas pero las normativas y exigencias son exhaustivas.

La automoción y los materiales “sostenibles”

Tales regulaciones son las que también valoran si esos nuevos materiales son aptos o no lo son para su uso en esta exigente industria y para su procesado mediante las tecnologías de moldeo por inyección y termoconformado. Y es que en los últimos años, son numerosos los nuevos materiales biodegradables o creados a partir de fuentes renovables que ya tienen aplicación comercial en aplicaciones como envases alimentarios. Aspectos como la resistencia térmica, las prestaciones mecánicas o la emisión de componentes volátiles responsables de la aparición de olores en el interior de los vehículos deben mejorarse para estos materiales.

Sin embargo, las investigaciones avanzan. En esta línea de constante investigación, un consorcio europeo ha desarrollado un nuevo material bioplástico basado en PLA y nanoclays, ideal para el sector de la automoción. El proyecto ECOplast, que comenzó en junio de 2010 ha logrado su objetivo con éxito, desarrollando materiales a partir de fuentes renovables con las prestaciones que se requieren para su uso en la industria de la automoción. La investigación ha estado dirigida a desarrollar nuevos biocomposites basados en biopolímeros y reforzados con fibras naturales, nanoarcillas o cargas minerales, adaptando los procesos convencionales de transformación de materiales plásticos comúnmente empleados en la industria de la automoción y otras técnicas de procesado innovadoras. Los nuevos biomateriales a desarrollar dentro del marco del proyecto estaban basados en dos poliésteres biodegradables, ácido poliláctico (PLA) y polihidroxibutirato (PHB), y en un nuevo copolímero basado en proteínas naturales.

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Foto: BASF.

Durante los cuatro años de proyecto, los colaboradores de ECOplast analizaron diferentes mezclas y procesos, composites basados en PHB (polihidroxibutirato, a partir de síntesis microbial) reforzado con esteras y tejidos de fibras naturales, en particular. También se ha desarrollado un material basado en PLA (ácido poliláctico, a partir de almidón) reforzado con nanoclays. Se ha desarrollado como un material ideal para interiores de vehículos.

Otro material, el PBP, un polímero sintetizado usando proteínas de la seda, ha demostrado tener propiedades interesantes, pero aún no está listo para su uso en el mercado. El proyecto ECOplast fue co-financiado por el 7º Programa Marco de la Unión Europea e incluyó 13 socios, entre ellos universidades, fabricantes y transformadores de España, Portugal, Alemania, Países Bajos y Finlandia. Este proyecto europeo, de título ‘Research in new biomass-based composites from renewable resources with improved properties for vehicle parts moulding’, ha estado coordinado por el Centro Tecnológico de la Automoción de Galicia (CTAG). Por su parte, Aimplas el Instituto Tecnológico del Plástico, en Valencia, con gran experiencia en el desarrollo y procesado de materiales plásticos, ha desempeñado los siguientes roles dentro del proyecto Ecoplast: La mejora de las prestaciones del PHB para su empleo en interiores, en concreto la reducción de olor y de componentes volátiles mediante el uso de nuevas tecnologías de procesado como es el uso de dióxido de carbono en estado supercrítico (sc-CO2) en un proceso de extrusión y el estudio de procesado por extrusión y termoconformado de los nuevos biocomposites basados en PHB.

Nueva gama de carbono reforzado para automoción y aerospacial

Precisamente para dar respuesta a la demanda de reducción del peso de los vehículos, costes y ciclos, la firma Chomarat ha presentado su gama de carbono C-PLY con un panel de techo de carbono para el espectacular vehículo Roding Roaster, en CAMX, Te Composites and Advanced Materials Expo, que ha tenido lugar del 13 al 16 de octubre en Florida.

Basado en un sistema PU con tiempos de ciclo cortos y combinados con los últimos avances en un proceso RTM, se producen las piezas de composite con una muy buena calidad de superficie directamente fuera del molde. El carbono reforzado de la compañía es ideal para estructuras de automóviles y paneles externos de la carrocería que se requieren en el acabado de un Clase A. La tecnología ahorra tiempo de trabajo, que puede ascender a un 60% de los costes de componentes, según apunta la compañía. C-PLY permite el desarrollo de piezas a precios competitivos que ofrecen una dureza mejora, peso reducido y alta calidad de superficie.

Paneles de C-PLY del Roding Roadster. (Fuente: Chomarat).

El carbono reforzado C-PLY también puede utilizarse en la industria aerospacial. La compañía muestra una versión a escala ¼ del VX1-KittyHawk. Debido a su forma única hecha con C-PLY, la aeronave híbrida diseñada por VX Aerospace minimiza su huella de carbono y compite por los premios CAMX a la Excelencia en la categoría de diseño.

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Foto: BMW.

Como un delfín gracias a BASF

Para fabricar de forma económica componentes de alta calidad destinados al equipamiento interior de automóviles por medio del método Dolphin la BASF ha desarrollado Ultradur S 4090 GXI High Speed, una mezcla de PBT/ASA reforzada con fibra de vidrio. Gracias al procedimiento Dolphin, que es producto de la cooperación de cuatro importantes compañías del sector del plástico, se pueden crear en un solo proceso de trabajo piezas funcionales de alto rendimiento que están compuestas por una base soporte rígida y resistente hecha de Ultradur y una piel de espuma suave elaborada a partir de otro poliéster específicamente armonizado (un TPE-E del P-Group).

Ejemplos de estas piezas para el automóvil son los paneles de instrumentos, los revestimientos interiores de las puertas, los reposabrazos y la guantera. El sistema Dolphin permite reemplazar el complejo proceso en varias fases que hasta ahora era necesario para la fabricación de paneles de instrumentos, es decir, moldeo por inyección, aplicación de un revestimiento de espuma, y laminado con película, por un proceso más sencillo, de una sola fase. Como resultado, los diferentes tipos de plásticos normalmente usados para estas aplicaciones —polipropileno (PP), poliuretano (PUR) y cloruro de polivinilo (PVC)— son reemplazados por un sistema que consiste en dos materiales base poliéster compatibles químicamente.

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Foto: BMW.

Interiores de camión

Otro ejemplo más allá de la ligereza del vehículo, es la opción de sustituir materiales elaborados a partir de fuentes naturales frente a los convencionales. En esta ocasión, los protagonistas son los camiones y los encargados de dar con la solución son empresas y entidades como el Instituto Tecnológico del Plástico participa en un proyecto europeo para sustituir las piezas inyectadas de ABS del interior de los vehículos por otras fabricadas con materiales de fuentes renovables. El proyecto Naturtruck cuenta con la colaboración de la petrolera Tota, que proporcionará el material biodegradable, y está coordinado por Aimplas, que formulará el nuevo compuesto y mejorará sus propiedades.

El nuevo material procedente de fuentes renovables para el sector del automóvil. Concretamente se trata de un plástico biodegradable con el que se fabricarán las piezas del interior de las cabinas de los camiones Renault y en cuyo desarrollo participan otros dos centros tecnológicos CTAG (Galicia), IWNiRZ (Polonia), seis pymes de las cuales dos son españolas (Químicas del Vinalopó S.L y Bulma Tecnología S.L.), y cuatro europeas: Bave (Alemania), RE8 (Suecia), Polycom (Eslovenia), Plascam (Turquía); así como la filial de Volvo en Lyon (Francia), todos ellos coordinados por Aimplas dentro del proyecto europeo Naturtruck.

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Roding Roaster, el nuevo vehículo deportivo ultraligero. Foto: Roding.

Sí, como mencionábamos, la presencia de los bioplásticos en el sector de la automoción es muy limitada, es una tendencia por la que la industria está apostando cada vez más. Actualmente, la incorporación de materiales procedentes de fuentes renovables en los vehículos se reduce a algunos paneles interiores en los que se han sustituido los refuerzos como la fibra de vidrio por otros como las fibras naturales, con la consiguiente reducción de peso.

El objetivo es diseñar materiales y procesos productivos industriales que permitan sustituir los accesorios de la consola del vehículo que actualmente se fabrican con piezas de ABS inyectado por otras piezas similares fabricadas a partir de materias primas de fuentes renovables y que además una vez acabada su vida útil en lugar de ir a parar a un vertedero se convierten en abono o compost como el resto de residuos orgánicos. Todo ello a un coste competitivo con el de los materiales convencionales. En el caso de Naturtruck, el objetivo es mucho más ambicioso, ya que se espera poder sustituir la mayor parte de los materiales utilizados habitualmente por otros de procedencia renovable en las piezas seleccionadas. Concretamente, más de un 80% de los mismos.

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