La tecnología híbrida en el automóvil
La asociación de metales y termoplásticos proporciona nuevas ventajas a los elementos estructurales del automóvil
Aunque tradicionalmente se ha considerado con reticencia la asociación de metales y plásticos en elementos estructurales del automóvil, dos empresa, Bayer y Dinamit Nobel apuestan por una tecnología basada en un nuevo concepto de la asociación de estos materiales tan distintos para este tipo de aplicaciones
. Cuando se consideran requisitos de seguridad en el automóvil frente a los choques, se utiliza el criterio de deformación progresiva de las estructuras para que absorban la mayor parte posible de la energía cinética del impacto. Por esta razón, tradicionalmente se ha considerado que los elementos estructurales en plásticos o composites, por su distinto comportamiento ante el impacto, no encajaban bien en una asociación con elementos metálicas. Sin embargo, dos grandes firmas, Bayer y Dynamit Nobel, han desarrollado sistemas bien razonados que permiten obtener ventajas sustanciales en esta asociación; es la tecnología híbrida.
Técnicas plástico/metal tradicionales
Desde hace tiempo se utiliza la técnica de insertos para alojar casquillos roscados, pernos o refuerzos metálicos en piezas de plástico inyectadas, con el objeto de evitar concentraciones locales de tensiones y aumentar la capacidad mecánica de la pieza de plástico. La otra técnica tradicional, el "outsert", consiste en troquelar piezas de chapa que se sitúan en un molde para sobreinyectar en una sola operación elementos que permiten aumentar la funcionalidad del conjunto con una gran precisión de cotas. Sin embargo, hasta hace unos años no se había considerado la posibilidad de asociar los termoplásticos a elementos metálicos para aumentar sus prestaciones. Una de las primeras realizaciones fue el proyecto Carmat, esfuerzo conjunto de Bayer y PSA, que desarrolló un módulo completo de puerta con un diseño híbrido que permitía cumplir todas las exigencias planteadas, incluyendo las de colisión.
La tecnología híbrida
A partir de esta idea se están realizando ya dos aplicaciones en serie; se trata de los frontales del Audi A6 y del Ford Focus. En ambos casos se ha demostrado que esta tecnología de Bayer aporta ventajas en cuanto a peso, coste y prestaciones.
Con objeto de aligerar peso, las estructuras portantes del automóvil se fabrican con chapa metálica de poco espesor, que pueden presentar puntos débiles en impactos localizados por un insuficiente reparto de la absorción de energía. Otro problema es el pandeo de estas vigas, que obliga en muchos casos a cerrarlas con otro elemento metálico soldado a la viga. De este modo se obtiene la rigidez suficiente pero con un incremento importante del peso y de las delicadas operaciones de transformación para mantener su precisión de cotas.
Uno de los aspectos más interesantes de esta técnica es que es posible aumentar la resistencia de la estructura de acero con nervadura de plástico por encima de lo que se podría hacer con una chapa de refuerzo soldada, además de que puede determinarse con precisión la cantidad exacta de sobreinyección necesaria para obtener las características deseadas.
El enfoque de Dynamit Nobel es algo distinto. También su técnica permite integrar una serie de funciones que en la pieza metálica se consiguen añadiendo componentes individuales que se han conformado con otra serie de utillajes y las fijaciones, elementos de unión con piezas del entorno deben ser preparados y añadidos posteriormente. Con la sobreinyección de termoplástico se consiguen no sólo sistemas de fijación simples para unir la pieza a elementos del entorno, sino además cambiar la geometría de la pieza para incorporar funciones que no tenía asignadas inicialmente.
En esta técnica, la conjunción de propiedades del plástico y del metal aporta una mayor estabilidad dimensional que en sistemas de plástico homogéneo. En cierto modo, el material metálico proporciona la parte principal de la rigidez requerida y la sobreinyección de plástico la forma final de la pieza, amén de facilitar la integración de funciones que no sería económica sin este sistema. En otras palabras, las formas que pueden obtenerse con facilidad mediante la inyección son a veces difícilmente posibles en construcción metálica sin utilizar un número elevado de piezas y uniones.
Posibilidades de estos desarrollos
Hasta este momento, las aplicaciones de estas tecnologías se han limitado a piezas puntuales con una responsabilidad estructural que puede determinarse con cierta facilidad. Falta ver si la técnica puede extenderse a conjuntos más importantes porque parece que permitiría, de ser viables, una mayor facilidad en la obtención de las formas y la integración de los montajes. Asimismo, pueden obtenerse economías importantes de peso, que serán cada vez más necesarias en los automóviles del futuro.
Por otra parte, no parece que el reciclado de piezas híbridas vaya a representar dificultades mayores que las de las actuales piezas todo metal con partes de plástico. Por ello será conveniente seguir con atención los nuevos desarrollos que se produzcan con estos sistemas.
