Sueños sobre ruedas
Muchos de los avances en nuevos motores suponen una demanda más estricta en cuanto a los materiales plásticos utilizados. Los combustibles alternativos, los gases de escape concentrados en separadores mecánicos, así como la solución de amoníaco empleada para tratar los gases de combustión tienen un efecto altamente agresivo sobre los cierres herméticos y las piezas moldeadas. El espacio extremadamente limitado bajo el capó y el uso de sistemas de recirculación de gases de combustión, turbo y sistemas de carga mecánica y filtros autolimpiables de partículas incrementan las temperaturas en torno al motor hasta niveles en los que la ingeniería convencional de polímeros se rinde con frecuencia.
La poliftalamida DuPont Zytel HTN se adapta a la mayoría de estos retos. Este polímero, que tiene una temperatura continua de operación de más de 220ºC, tiende un puente entre la alta resistencia térmica y química de los plásticos de alta calidad convencionales, tales como la polietersulfona (PES) o polisulfona (PSU) y los tipos más económicos de nylon 6 y 66. Ya se están desarrollando tipos de Zytel HTN optimizados para aplicaciones específicas, como los nuevos modelos extrusionables de nylon 66 con resistencia térmica mejorada. Permitirán que las piezas de los conductos de aire expuestas a altas temperaturas puedan ser fabricadas con tecnología de soplado, y que incluso puedan utilizarse como sustitución en piezas de metal y goma en las piezas que sufren temperaturas más altas entre el dispositivo de alimentación y el equipo de refrigeración de aire.
El proveedor de sistemas Mahle ha hecho por encargo una tapa de culata multifuncional para los motores de gasolina de seis cilindros de distribución variable (VVT) de BMW. Un grado del nailon 66 Minlon con carga mineral y reforzado con fibra de vidrio proporciona a esta tapa de gran tamaño, que mide aproximadamente 700 mm de largo por 330 de ancho, el nivel requerido de rigidez, resistencia, bajo alabeo y la estabilidad dimensional en una gama de temperaturas de entre 40º y - esporádicamente - 150º C. Otras razones adicionales para escoger Minlon fueron su buena capacidad para soldadura, que permite una mayor rentabilidad, y que asegura el acoplamiento de componentes adicionales, así como sus excelentes propiedades superficiales , lo que significa que la tapa, parcialmente visible, puede utilizarse sin ser pintada.
Además de las funciones básicas de la tapa de culata, como son proporcionar una cubierta y un sellado seguro para proteger el sistema de control de válvulas, incluso con el vehículo en una tangente extrema, Mahle ha sido capaz de integrar la gestión de los gases de escape en su diseño.
En 1970, el contenido de plásticos de los automóviles era de un 5 por ciento. En la actualidad, es de más del 15 por ciento y las estimaciones apuntan a que los plásticos representarán el 20 por ciento dentro de cinco años.
Los sistemas de combustible
Los retos en las aplicaciones de sellado se han abordado con los nuevos fluoroelastómeros Viton, que resisten a las condiciones más extremas y respetan o incluso superna la regulación que limita las emisiones volátiles. Estos di y terpolímeros, con características de proceso significativamente mejoradas han sido diseñados para una producción de elementos de sellado sumamente económica. Otros tipos desarrollados recientemente, como Viton GBLT-S, combinan una excelente resistencia a los combustibles y medios líquidos con una baja permeabilidad, el mantenimiento de sus características a bajas temperaturas y una muy buena procesabilidad. Viton GF-S combina una alta resistencia a las sustancias químicas con un conjunto de baja compresión, lo que debería ser tenido en cuenta para su uso como recubrimiento de alta prestación en tubos de combustible.
En el interior
Algunos ejemplos de aplicaciones para esta nueva generación de tipos de POM son engranajes de motores y palancas, sistemas de elevalunas, alojamientos para cierres de puertas, guías de cinturones de seguridad y dispositivos precarga, así como tiradores y controles automáticos.
Reducción de peso
La resina 'superestructural' de DuPont ofrece una posible vía para reducir el grosor de las paredes, al tiempo que mantiene su capacidad de soportar cargas. Con estas resinas, la combinación de los tipos PA y PPA con una buena transmisión de la corriente y el refuerzo de un 40 ó 60 por ciento de fibra larga de vidrio (LGF), de unos 12 mm, da como resultado una rigidez especialmente elevada, combinada con fortaleza y gran resistencia a los impactos. Para las piezas estructurales, convendría tener en cuenta las altas prestaciones de Zytel HTN51LG50 basado en PPA, y Zytel 75LG50 HSL, basado en PA-66.
Allí donde las fibras cortas no proporcionan suficiente estabilidad, como por ejemplo en los respaldos de los asientos, la solución puede venir de la mano de una combinación de filamentos continuos colocados cuidadosamente. En este área, al igual que en los híbridos de termoplástico y metal, DuPont está desarrollando nuevos materiales y las tecnologías más apropiadas. Aparte de en los asientos, hay otras aplicaciones controvertidas, como en la columna de dirección, en la suspensión y en piezas estructurales del motor.
El fabricante de camiones Man-Nutzfahrzeuge AG ha sido pionero en la selección de un material hasta ahora nunca utilizado para fabricar las molduras para la carrocería de la cabina en su gama TG de vehículos pesados. Tres componentes (las molduras superior e inferior, y el deflector de viento) se fabrican con piezas moldeadas por inyección Crastin PBT (polibutileno tereftalato) reforzado con fibra de vidrio. Es la primera utilización en serie de un termoplástico reforzado con fibra de vidrio para fabricar paneles de carrocería exterior de un camión. La utilización de Crastin se ha traducido en una reducción del coste por unidad de aproximadamente un 45 por ciento con respecto a los componentes estándar producidos mediante el sistema de moldeado de láminas metálicas. Asimismo, el peso total de los tres componentes se ha reducido en un porcentaje cercano al 32 por ciento, lo que representa un ahorro de peso de alrededor de 2,4 kilos por vehículo.
Un tubo tridimensional de ventilación, moldeado por soplado, que se monta en la actualidad los camiones Volvo con motor de 12 litros, está siendo fabricado con un grado de nylon Zytel sin reforzar, tenaz y estabilizado al calor por la compañía TI Automotive, con sede en Noruega. El conducto pesa poco más de dos kilogramos y es una de las mayores piezas moldeadas de las que DuPont tiene constancia por manipulación “Parison”. Este procedimiento es una tecnología avanzada de moldeado por soplado para fabricar componentes de una sola pieza, que fue adoptada por TI Automotive en la fabricación de este conducto de forma curvada con el doble objetivo de elevar sus prestaciones mecánicas y poder conseguir la compleja geometría de la pieza.
El conducto intermedio se utiliza para introducir aire limpio desde el filtro del aire hasta el turbocompresor. Para ello, se expone a temperaturas de alrededor de 140 ºC y debe ser capaz de soportar niveles de presión que oscilan entre 1,2 y los 2 bares, así como de resistir el contacto con el aceite, gases de escape y combustible. Además, se precisa que las piezas del motor de los camiones mejoren su vida útil hasta las 10.000 horas.
Más protección, mejor seguridad
Por otro lado, un mayor número de sensores dentro y alrededor del vehículo contribuye a incrementar la seguridad, protección y confort. Se sitúan en el habitáculo de pasajeros y en cualquier lugar imaginable del chasis o de los motores. Tienen que ser, por supuesto, tan pequeños como sea posible, y capaces de resistir condiciones adversas, una amplia gama de temperaturas y posibles impactos fuertes. Dependiendo de su función, estos sensores y sus sistemas electrónicos tendrán que ir colocados en carcasas o encapsulados dentro de un moldeado.
Los termoplásticos reforzados con fibras de vidrio largas, así como los nailon térmicamente estables y resistentes a la hidrólisis, algunos con mayor contenido de refuerzo de fibra de vidrio, ofrecen diferentes posibilidades en revestimientos, ya que suponen un ahorro de peso y espacio mediante una reducción sustancial del grosor de sus paredes.
El encapsulado de componentes eléctricos y electrónicos para automoción hace posible aún mayor miniaturización. Para estas aplicaciones y sus conexiones, DuPont ofrece termoplásticos que cuidan los cables con excelentes propiedades dieléctricas. Son dimensionalmente estables y pueden ser procesados mediante métodos “suaves” para que los circuitos electrónicos delicados no resulten dañados durante la encapsulación y a causa de variaciones de la temperatura. Además, prácticamente no desprenden gases corrosivos desagradables (no desgasificación).