Manufactura: Integración de procesos para la industria automotriz

Manufactura: Integración de procesos para la industria automotriz

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La industria plástica penetra cada vez más el sector automotor, gracias al bajo peso de las resinas termoplásticas, a la facilidad de conformación y, ante todo, a que con piezas termoplásticas es posible integrar en una sola parte las funcionalidades de varias piezas metálicas, que anteriormente debían fabricarse por separado y posteriormente ensamblarse. 

Todas estas ventajas hacen que los procesos de transformación sean cada vez más complejos, y que la premisa suprema de la industria sea la de “integración”. Ésta es una palabra que se oye en todas las conferencias del sector y que resume lo que ha sucedido con los procesos de transformación de plásticos orientados a servir a la industria automotriz. 

Ahora es posible ver procesos que combinan por ejemplo inyección y termoformado, o inyección-espumado, o inyección de componentes duros con sobremoldeo de componentes blandos. Acompáñenos en un recuento de los principales desarrollos que ha visto en este sector la industria de transformación de plásticos.

Multicomponente en una etapa: ahora en serie
Con el objetivo de lograr mayor confort dentro de la cabina, tal como lo dictaminan las tendencias de diseño en la industria automotriz, se tiende a usar el sobremoldeo de un componente suave sobre la cobertura del motor en los interiores automotrices. El proveedor de Daimler, S.O.L.E., ha instalado la primera línea de producción en serie de cabinas de interiores utilizando el método “Dolphin”, creado por Engel para el sobremoldeo con materiales suaves al tacto. La tecnología será usada para la producción de la línea Actros de Mercedes-Benz. 

La línea de producción se compone de una máquina de inyección Engel tipo Duo, con tecnología de placas girables, y cuenta con un dispositivo para espumar físicamente. Además tiene ensamblado un robot industrial. En la primera etapa se produce una pieza base, que después se recubre con un termoplástico espumado, en el mismo paso de producción. Por el hecho de que se hace todo en el mismo paso, el proceso es más eficiente que la inyección multicomponente o la inyección espumada para la producción de piezas con un componente duro y uno suave. Las grandes ventajas de este proceso son la integración y la calidad de la pieza producida. 

El proceso de producción se desarrolló por Engel Austria, en cooperación con el fabricante de moldes Georg Kaufmann, de Suiza, y con BASF y el P-Group, de Alemania. Fue presentado por primera vez en la feria K 2007. La empresa S.O.L.E., de Italia, se ha dedicado en los últimos años a perfeccionar el proceso y a optimizarlo para producir piezas en serie. En el proyecto Actros cooperan también Geor Kaufmann y P-Group. De acuerdo con declaraciones de Engel Austria, en el momento hay nuevos productos en estudio, que harían uso del proceso Dolphin para la fabricación en serie de piezas.

Novedades en producción de ductos 
Con el objetivo de satisfacer los estándares de emisión en vehículos, que cada vez son más estrictos, está aumentando la integración de componentes dentro del tanque moldeado en materiales termoplásticos.Kautex presentó su proceso C3LS de moldeo por soplado, que permite integrar en el parison elementos que han de ser usados después en el tanque, como medidores de volumen, canales de ventilación o válvulas. 

En el proceso se extruye primero una preforma larga, que se corta en dirección paralela a su eje y se abre. En esta abertura se integra el componente deseado y después se cierra la preforma y se sopla. Este innovador proceso le mereció a Kautex el premio de “Innovación del Año en Moldeo por Soplado”, del prestigioso premio Alemán Dr. Reinold Hagen en la edición 2011. 

En una nueva variante de la inyección asistida por fluido, el IKV, Instituto para Procesamiento de Plástico de la Universidad de Aachen, se enfoca en la investigación de la tecnología de “inyección asistida con proyectil”, que se abrevia PIT (“Projectile Injection Technology”). De forma similar a las tecnologías de inyección asistida con gas o con agua, con esta tecnología se emplea un proyectil impulsado por un fluido, y el proyectil se encarga de generar la cavidad hueca. La ventaja es que así pueden controlarse mucho mejor los espesores de pared en la pieza, de forma prácticamente independiente de las propiedades reológicas que tiene el polímero base. Además, la reproducibilidad mejora sustancialmente. 

Aunque la tecnología ya se aplica en serie, los costos aún son elevados, debido a que no se tiene suficiente información acerca de temas como el diseño de proyectil o el diseño del molde. En el IKV actualmente se investiga la influencia de diversos parámetros de proceso, resina y geometrías de proyectil.

Superficies: la apariencia importa
Uno de los sectores donde la apariencia superficial resulta más decisiva son los exteriores automotrices. Las innovaciones tecnológicas permiten producir superficies de la mejor calidad ahorrando pasos de proceso, o integrando nuevas tecnologías o materiales.

Krauss Maffei, por ejemplo, presenta las tecnologías ColorForm o Skin Form, que de acuerdo con Frank Peters, jefe  del sector de maquinaria por reacción de la empresa, permiten producir piezas clase A a un costo 30% inferior. Se trata de celdas de manufactura que pueden configurarse para cualquier tipo de calidad. “Nuestros clientes se benefician de la baja inversión de capital y de los costos de manufactura reducidos, cuando se compara con un proceso de varias etapas de manufactura”, declara Peters.

Volkswagen usa una nueva tecnología para limpiar las piezas que no requieren pintura, o que requieren una sola capa. Se trata de una tecnología de chorro de nieve de  CO2, que resulta más eficiente y fácil de manipular que sistemas de desempeño comparable. En contraste con una tecnología de limpieza con hielo seco de CO2, la tecnología usa dióxido de carbono líquido, un producto residual de la industria química, que sería neutral desde el punto de vista ambiental, y disponible en abundancia. La cabeza de limpiado tiene una boquilla supersónica, que garantiza una gran potencia. El dióxido de carbono líquido se expande en la boquilla para formar una combinación de nieve y gas. La tecnología no es abrasiva, por lo que puede usarse en superficies de alta calidad, que después pueden ser pintadas o recubiertas.

En el nuevo Mercedes SLK, la resina PC+ABS Bayblend T85 XF de Bayer MaterialScience ha sido usada por primera vez para producir el techo del convertible, que tiene un área de 0,8 metros cuadrados. El elemento del techo ha sido producido fuera de línea, lo cual es una novedad, porque se produjo satisfaciendo estrictos estándares de calidad, ante todo frente al color y las propiedades ópticas. La pieza es fabricada por Peguform GmgH, en Alemania. La alta tenacidad de este material le permite tener un buen comportamiento en la eventualidad de un choque, absorbiendo gran cantidad de energía. Además, puede ofrecerse como un elemento transparente o como un vidrio oscurecido.

Aplicaciones para reducción de peso
La reducción de peso es una de las principales metas de la industria automotriz. Las aplicaciones de materiales compuestos se destacan por ofrecer alta resistencia, pero a muy bajo peso, comparadas con soluciones metálicas. Krauss Maffei presentó el proceso FiberForm, completamente automatizado, en el cual inicialmente se termoforman láminas orgánicas, y se usan como insertos en un molde de inyección, para ser sobremoldeados con poliamida reforzada con fibra de vidrio. Como material de recubrimiento también se puede emplear resina con fibras largas, y con hasta 60% de material de refuerzo. 

Las piezas abandonan la celda de producción como una aplicación lista para ser ensamblada, sin que se requieran recortes posteriores. Las piezas moldeadas se caracterizan por tener alta rigidez, a pesar de lograr una reducción de peso cercana al 20%. De acuerdo con Krauss Maffei, los costos de producción son altamente competitivos. “FiberForm es apenas un ejemplo de lo que se puede hacer en términos de ahorro de peso cuando se combinan los materiales y los procesos adecuados”, afirma Peters, de Krauss Maffei. 

La Sociedad de Ingenieros Plásticos en Estados Unidos, SPE, otorgó a Ford el premio “Grand Award” por la manufactura del tablero de instrumentos del nuevo Ford Escape usando la tecnología de espumado MuCell,de Trexel. Con esta tecnología se inyecta en la unidad de plastificación de la inyectora un agente soplante físico, que produce una estructura microcelular dentro del molde de inyección una vez la mezcla de polímero y agente soplante entra en la cavidad del molde. 

El peso de la aplicación se redujo en 500 gramos, el tiempo de ciclo se acortó en 15% y la fuerza de cierre bajó en 45%. De esta forma pudieron ahorrarse cerca de 3 dólares en la fabricación de cada uno de los tableros de instrumentos, en comparación con las piezas convencionales de inyección compacta. 

Hasta ahora, éste es el componente de mayor tamaño que se ha producido con esta tecnología de espumado. La tecnología MuCell se ha empleado para otras piezas de Ford en componentes para los sistemas de refrigeración o ventilación.

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