Moldeo por compresión ideal para fibra de carbono en la industria automotriz

Uno de los mayores desafíos que enfrentan los fabricantes de autos es la dificultad para lograr procesos de producción más rápidos cuando se trata de moldear piezas de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP, por sus siglas en inglés), en especial en aquellas con matrices termoestables.

Sin embargo, hoy en día se han desarrollado nuevos métodos de procesamiento, como el moldeo por compresión (PCM) de la empresa Mitsubishi Rayon, que permite reducir el preimpregnado a tres minutos; además logra una calidad excelente de la superficie y la deja lista para el pintado; es un proceso automatizado y permite realizar formas complejas en 3D con excelentes propiedades mecánicas.

Según los pronósticos de la consultora de mercados, Lux Research, en 2020 las aplicaciones de CFRP alcanzarán un valor de mercado de US$35.000 millones, incluyendo US$6.000 millones en automotriz, sin embargo, esto se concentrará principalmente en autos de lujo y de carreras. Asimismo, prevé que será después de 2020 cuando la fibra de carbono se utilice de forma masiva en autos y camiones por sus ventajas.

Hay dos tipos de fibra de carbono, una basada en PAN y otra en Pitch, pero para aplicaciones automotrices la basada en PAN es la mejor gracias a que su costo es menor que la otra, explicó Koichi Akiyama, director de Investigación de Mitsubishi Rayon, al participar en el 4º Simposio y Exposición Manufactura de Autopartes 2015, que se realiza en el Querétaro Centro de Congresos.

“Esta es la demanda de fibra de carbono basada en PAN que hay en el futuro cercano, nosotros esperamos mucho crecimiento en el mercado, el mercado industrial es el que más rápidamente está creciendo, y el crecimiento de la industria viene de dos aplicaciones principales, viene de la energía eólica y de automotriz”, aseguró el especialista.

Dijo que recientemente todos los fabricantes de equipo original han empezado a utilizar los compuestos de fibra de carbono para piezas automotrices porque tiene ventajas únicas como una resistencia mecánica muy alta.

Es por ello que Mitsubishi Rayon ha desarrollado proyectos para la industria automotriz con el PCM, ya que mediante la alta presión de moldeo, no más de 10 mega pascales (MPa), elimina pequeños agujeros de la parte superficial y también se ha comenzado a utilizar para aplicaciones estructurales, pues dado que se usa material de fibra continua las partes obtienen altas propiedades mecánicas.

“Si utilizamos un material continuo por ejemplo CFRP, también pueden tener una resistencia muy alta, entonces si utilizan estas ventajas a su favor, pueden reducir de manera significativa el peso de las piezas”, explicó Koichi Akiyama.

Un ejemplo de esta tecnología es la de los paneles interiores y exteriores del modelo 2014 del Nissan GT-R producido por Nissan Motor, donde la tapa de la cajuela compuesto fue el resultado del PCM.

El especialista comentó que actualmente también se está desarrollando el preformado seccional, ya que hay formas que no se pueden lograr con el método convencional, por lo que han optado por seccionar: “Una vez que hayamos seccionado la preforma cada una de las secciones pequeñas se pueden preformar por compresión y después se combinan todas estas piezas y se consolida para llegar a la forma que queramos”.

Este método permite aplicaciones de alto volumen porque se pueden instalar diferentes líneas de compresión, y ya que las líneas de preformado no son caras, entonces cada una puede hacer una preforma de secciones pequeñas para llegar a una unidad combinada y lograr la preforma deseada.

Otra tecnología que estamos desarrollando es el moldeado híbrido, en el que se pueden utilizar dos diseños diferentes, por ejemplo, en uno se utiliza una cantidad pequeña de resina para el área precomprimida y en el otro diseño se puede utilizar SMC y colocarle más material, donde se necesite alta resistencia y SMC es mucho más barato que el otro proceso.

“La tecnología SMC es mejor para las aplicaciones de alto volumen, es el moldeo por compresión que se puede utilizar el SMC o el CFRP o la combinación de ambos y también estamos desarrollando tecnologías de automatización para el PCM y también tecnologías de análisis que son muy importantes para poder diseñar los composites, las partes compuestas, se están desarrollando por el momento y espero yo poder hablar de más desarrollos que se den en el futuro”, concluyó Akiyama.