TOP10: Tecnologías en plásticos para la industria automotriz

Sin lugar a duda, la innovación es el elemento que más potencializa una inversión en investigación y desarrollo. Los riesgos no son despreciables, pero las oportunidades que se ofrecen pueden significar excelentes retornos de inversión. Por otra parte, la industria automotriz se caracteriza por una dinámica muy particular que se traduce en una fuerte cultura de innovación. Por tal razón, los procesos de innovación de la industria plástica para el sector automotriz son constantes, aún a pesar de las dificultades económicas del sector en los últimos años.

Y son precisamente las oportunidades para reducir costos de producción, aumentar la productividad o disminuir el peso del automóvil las principales motivaciones de los procesos de innovación en la industria plástica para el sector automotriz hoy en día. Es importante mencionar también que las innovaciones exitosas en la industria plástica mueven la frontera de la técnica y develan nuevas perspectivas de investigación que, de forma sinérgica, motivan marcos de innovación más audaces y ambiciosos.
A continuación presentamos una selección de diez innovaciones recientes de la industria plástica para el sector automotriz, que marcan pautas y guían el crecimiento de la industria.

Bioplásticos: Mazda Biotechmaterial es una línea de materiales biotecnológicos para aplicación automotriz. Los esfuerzos conjuntos de investigación de Mazda y el gobierno japonés lograron en 2006 el desarrollo del primer bioplástico derivado vegetal que puede ser inyectado y asegura una buena resistencia térmica y al impacto. Gracias a una modificación de la estructura molecular del ácido poliláctico de origen vegetal fue posible, por ejemplo, elevar el punto de fusión del biopolímero. Adicionalmente, un agente de acople especialmente diseñado para este biopolímero fue empleado para mejorar la dispersión de los modificadores de alto-impacto presentes en la formulación.
De esta manera, el biopolímero desarrollado por Mazda exhibe une resistencia al impacto 3 veces superior y una mayor estabilidad térmica (casi 25%)  con respecto a los bioplásticos utilizados en aplicaciones eléctricas. Adicionalmente, los bioplásticos desarrollados por Mazda pueden ser extruidos, al contrario de algunos de los biopolímeros convencionales, que sólo pueden ser termoformados. Esto amplía el rango de aplicaciones automotrices y es así como el panel de instrumentación del Premacy Hydrogen RE Hybrid ha sido producido con un bioplástico desarrollado por Mazda.

Válvula de distribución de agua: Nissan Motor Co. Ltd. introdujo en su modelo 2012 del Nissan Altima una compleja válvula de distribución de agua fabricada en plástico. Se trata de un caso exitoso de conversión de material: de metal a PPA reforzado con fibra de vidrio. La fabricación de esta válvula de distribución de agua con diez puertos machos sin línea visible de partición (común en las piezas inyectadas) fue posible gracias a un proceso de inyección múltiple con abertura de válvula secuencial cuidadosamente cronometrado y a la sistematización de los movimientos de las placas del molde. Esta válvula funciona como una unidad de distribución del sistema de refrigeración hacia el enfriador de la transmisión y del acelerador y el radiador. La válvula incluye sellos press-in-place, insertos muescados, un canal de goteo de aceite e incluso contiene el termóstato. Esta pieza es fabricada por MPC, Inc. con PPA-GF33 A-Model AS-1933HS de Solvay Speciality Polymers en un molde de la compañía Industrial Molds Group.

Llantas plásticas para la electro-movilidad: el concepto futuro del automóvil según BASF reposa en la electro-movilidad. Con el fin de llevar las soluciones de electro-movilidad lo más rápido posible al consumidor final, BASF se ha concentrado en el desarrollo de materiales multifuncionales de baja densidad. La idea es simple: un automóvil más ligero requiere menos energía para su desplazamiento y por lo tanto la eficiencia energética es mayor. El objetivo último es el remplazo de piezas metálicas por piezas con materiales compuestos de base termoplástica sin perder rendimiento mecánico ni estabilidad.
Uno de los casos más interesantes en el carro conceptual Smart Forvision es el desarrollo de la primera llanta 100% plástica. La llanta fabricada con poliamida Ultramid reforzada con fibra larga de vidrio presenta una excelente estabilidad química y térmica, una alta resistencia al impacto y un buen desempeño frente al desgaste y las rasgaduras. La llanta plástica de BASF es 30% más ligera que la pieza metálica, pasando de 9kg a 6kg. En el caso de un carro eléctrico, dicha reducción de peso se traduce en un aumento considerable de la duración de la batería.

Tecnología de secado de resina: Los requerimientos de los sistemas de transporte, secado y mezclado de resina en las líneas de ensamblaje de BMW son muy estrictos en términos de eficiencia energética, facilidad de uso, compatibilidad ecológica y sostenibilidad. El sistema de secado Modula de Piovan cumple con las exigencias de BMW y ha sido seleccionado para suplir las líneas de producción de las prestigiosas series BMW i3 y BMW i8. Modula es un innovador sistema de secado auto-adaptable y energéticamente eficiente. Se trata de un ensamble de múltiples tolvas modulable y fácilmente extensible a un diferente número de unidades de inyección.
En BMW los materiales plásticos utilizados son principalmente mezclas a base de PP o PC, que son conformados por inyección y luego transferidos a las líneas de pintura donde las siliconas son proscritas. Modula no contiene componentes en silicona y por lo tanto se adapta perfectamente a la producción de piezas plásticas en BMW. Modula es un sistema de secado de alta eficiencia energética, ya que el flujo de aire caliente para cada tolva es ajustado automáticamente según las condiciones requeridas por cada tipo de material. El control individual del flujo de aire caliente en cada tolva es posible gracias a un sistema patentado de medición y que hace parte de un circuito automatizado de control para cada tolva. El sistema de secado Modula está actualmente disponible para aplicaciones con flujos de material entre 200 kg/h y 2.000 kg/h y representa un ahorro energético cercano al 50% en comparación con los sistemas ordinarios de secado central de capacidad similar.

Poliamida de cristalización controlada: Con el objetivo de tener una mayor libertad en el diseño de los deflectores de ventilación interior en términos de durabilidad y acabado superficial, la cristalización de la poliamida Leona 90G60 B3374 PA 6/6 6I, de Asahi Kasei Plastics - grado inyección – se puede controlar para ajustar la rigidez de la pieza sin necesidad de modificar el espesor o añadir refuerzos a la formulación. Adicionalmente, dada la particular estructura cristalina de esta poliamida parcialmente aromática, la velocidad de cristalización puede ser controlada durante el proceso de inyección con el fin de obtener una capa superficial rica en resina de muy baja rugosidad y excelente apariencia que elimina el requerimiento de una capa de pintura. Este desarrollo de material ha sido implementado por Ford Motor Co. en los modelos 2013 del Ford Escape & Fusion y del Lincoln MKZ.

Panel de instrumentación 100% plástico con superficie blanda: la producción de un complejo panel de instrumentación (100% plástico) con la utilización de un sistema robotizado de ensamble plástico ha sido implementado por General Motors Co. en los modelos 2013 del Buick Enclave, Chevrolet Traverse y GMC Acadia. El quid del desarrollo reposa en la tecnología de ensamble plástico de KTX Co. Ltd., que proporciona un excelente acabado superficial y reduce los costos entre un 15-25% con respecto a otras soluciones de ensamblado plástico. En comparación con los paneles de instrumentación que integran cuero, existe una reducción del 50% en costos y del 15% en peso. Las diferentes resinas utilizadas en el ensamble del panel provienen de Adell Plastics, Stahl y Ticona Engineering Plastics.

Guardabarros en dos-cavidades: Mitsubishi Motors Corporation recientemente introdujo un guardabarros fabricado, por primera vez, a través de inyección plástica en dos cavidades. El guardabarros del modelo 2013 del Outlander Sport es fabricado por inyección en dos cavidades con un MPPO no reforzado (Noryl GTX GTX989 de Sabic) y PA. Este proceso de inyección plástica reduce considerablemente el costo de inversión del molde y disminuye hasta en un 50% el tiempo de ciclo. Por otra parte, la pieza plástica resulta 50% más ligera que la versión metálica y acorta en un 40% las emisiones de dióxido de carbono teniendo en cuenta un análisis completo de ciclo de vida. Adicionalmente, el guardabarros plástico es compatible con las líneas de pintura electrostática de las ensambladoras gracias a la presencia de rellenos con elevada conductividad eléctrica.

Ventanal posterior plástico: PSA Peugeot integró un ventanal completamente plástico con acabados 3D entre el alerón, el pilar tipo D- y el pilar de cubierta en su modelo Citroën DS5 2011. Se trata del ventanal fijo de mayores dimensiones hasta ahora producido en plástico (PC Lexan GLX 143 de Sabic). Además, el nuevo componente representa una reducción del 20% en peso con respecto a su equivalente fabricado en vidrio. La pieza es producida por FreeGlass GmbH a través de un proceso de inyección/compresión en dos etapas que reduce considerablemente la aparición de esfuerzos residuales.

Química para la innovación: Uno de los vectores más decisivos de innovación en la industria plástica para aplicaciones automóviles es el desarrollo de materiales. La unidad de negocios de polímeros de ingeniería de Celanese – Ticona - ofrece actualmente una amplia gama de materiales para impulsar la reducción del peso, el aumento de la eficiencia y la reducción de costos en la fabricación de vehículos, conservando los estrictos requerimientos técnicos impuestos a los materiales para aplicación automotriz.
Esta nueva gama de materiales permite a los diseñadores la fabricación de ciertas piezas con un solo componente, evitando así etapas de ensamblaje o las operaciones secundarias de maquinado. De esta forma, los materiales de Ticona se encuentran en un amplio rango de soluciones innovadores para sistemas de transmisión, circuitos avanzados de distribución de combustible y numerosos componentes interiores y exteriores del automóvil.

Ornamentación exterior por moldeo: Ford Motor Co. recientemente implementó la producción por moldeo de las chapas exteriores del modelo 2013 del Ford Fusion. Para ello se utilizó una resina PMMA Plexiglas MI-7 47046 de Arkema que ofrece un excelente acabado superficial, una alta retención del color y una elevada resistencia al impacto y las rasguñaduras. Las chapas son producidas por Tribar Manufacturing LLC en un molde suministrado por Grandby Mold, Inc.