Moldeo por inyección, alternativas para la industria automotriz

A nivel mundial, los vehículos representan casi la mitad del consumo de combustible y las emisiones de CO2 en el sector de transporte, de ahí la meta de reducir en 30% las emisiones de los autos nuevos en países de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) para 2020.

Para esa fecha las emisiones de CO2 en autos nuevos deberán ser menores a 95g /km estándar y una de las estrategias que están siguiendo las armadoras de vehículos es buscar materiales más ligeros, pues se estima que una cuarta parte del consumo de combustible tiene que ver con el peso del auto.

El Institute of Plastics Processing (IKV), con sede en Alemania, es uno de los centros de investigación en plásticos más antiguos y cuenta con el respaldo y patrocinio de una asociación de 250 empresas, quienes además avalan sus investigaciones. Desde su fundación se ha dedicado a la búsqueda de soluciones para la industria y durante el 4º Simposio y Exposición de Manufactura de Autopartes, realizado en Querétaro por Grupo Carvajal, presentó algunas alternativas para reducir el peso de componentes automotrices mediante moldeo por inyección.

"El moldeo por inyección es una técnica para procesamiento de plásticos, es ideal para producción a gran escala para la industria automotriz, se pueden hacer piezas complejas y también reducir tiempos de ciclos, es un tiempo que se puede automatizar, permite combinar procesos, así como combinar diferentes materiales", explicó Philipp Nikoleizig, asistente de investigación y líder del Grupo de Inyección de Precisión en el IKV.

El especialista presentó diversas alternativas como el moldeo por inyección de proyectiles (PIT), que permite ahorrar materiales y reducir el peso de las piezas; el moldeo reactivo para manejar partes complejas y reducir las cadenas de proceso y la combinación de plástico con metal también por moldeo por inyección.

"El moldeo por inyección es un proceso muy importante desde mi punto de vista para la vida de los componentes a gran escala y desde todos los puntos de vista creo que es un buen proceso para solucionar los problemas que se pueden ver en los próximos años", dijo Nikoleizig.

El moldeo por inyección de proyectiles ofrece ventajas para el proceso, ya que es posible estabilizar los espesores de las piezas huecas y también reduce los espesores de paredes de piezas comparados con el moldeo por inyección por fluidos, además estas superficies tienen muy buenas cualidades homogéneas y permite producir piezas mucho mejores.

Con esta tecnología se refuerzan las partes huecas y también se combina con una fibra preformada que primero se coloca en el molde y se hace la fijación, y después se hace el proceso de filtración por resina y se forma con el proyectil para mejorar más la calidad de las piezas. Utilizando las estructuras de refuerzo se mejora hasta un 90% la presión y la flexibilidad, puesto que hay diferentes presiones para diferentes geometrías.

Otras ventajas del PIT es que cumple con los requerimientos necesarios, tiene resistencia térmica, bajas temperaturas, por lo que el campo de aplicación con esta tecnología es muy amplio, de acuerdo con Philipp Nikoleizig.

El moldeo por inyección con espuma, como se usa en paneles de automóviles, es otra alternativa para reducir el peso de las partes. Este proceso consiste en meter la espuma en la pieza para tener una capa de cubierta sólida, el resultado es una reducción de la velocidad de la pieza, una capa sólida y esto reduce su peso, incrementa la rigidez y hay mayor precisión de la pieza. La desventaja de esta tecnología es la calidad de la masa, pero esto se puede solucionar con el templado con espuma.

La espuma, según detalló el especialista del IKV, hace que se tenga una menor viscosidad en el material y por lo tanto se puede logran muy buenas piezas: "es totalmente rediseñar las tecnología de moldeo alterando el grosor de las paredes de la pieza y también para reducir la presión de las mismas, aún las propiedades de doblado se pueden ver mejoradas en comparación a que si no utilizáramos estas piezas de moldeo por inyección".

El IKV también ha experimentado con piezas híbridas de plástico con metal, con el fin de hacerlas más ligeras. Para resolver el problema de la adhesión entre ambos materiales y cierto índice de deformación de la pieza se utilizó la aplicación de recubrimientos directamente en las partes metálicas antes de deformarlas. Además, se hace una simulación previa del proceso, lo que permite predecir la rigidez de la pieza y la adhesión de ambos materiales para obtener una muy buena calidad.

También es posible hacerlo mediante espumación, con lo que es necesario integrar un deep drawing en el moldeo por inyección para la manufactura de partes estructurales. Es un corte sencillo, pero es suficientemente bueno para poder reducir las presiones que a partir de este proceso de espumación y también para investigar la rigidez del material híbrido.

Philipp Nikoleizig añadió que este proceso combina el deep drawing con el moldeo por inyección directamente en el molde, donde primero se carga la lámina y después se aplica el deep drawing para finalmente inyectar los plásticos, así se obtiene una geometría muy buena. "En general sí es posible utilizar la máquina de moldeo por inyección para hacer deep drawing y también poder lograr una muy buena rigidez y una muy buena calidad de adhesión entre el plástico y el metal", comentó Nikoleizig.

Finalmente, presentó piezas reforzadas con fibra mediante moldeo reactivo que se trabaja con preformas, se impregnan las fibras directamente en el molde y así se logra una polimerización directa en el molde sin tener que pasar por un largo proceso. "Esto es una demostración de que existe una posibilidad de todo lo que se puede hacer con esta tecnología. Hay muchas posibilidades", aseguró el investigador del IKV.