Materiales para la nueva movilidad

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Los plásticos otorgan atributos estéticos, de ligereza y funcionalidad y son un eje fundamental en la nueva era de vehículos eléctricos. Un vistazo a los desarrollos que veremos en la K 2022.


A medida que la industria responde a los retos de cambio climático y migra hacia vehículos eléctricos cambian también las demandas hacia los materiales que integran los vehículos. De los plásticos se espera por supuesto que reemplacen a alternativas metálicas más pesadas, bien sea solos o como compuestos con otros materiales. La ligereza, la capacidad de conformación, la menor huella de carbono durante su producción y también la capacidad de ser reciclados son atributos que determinan el futuro y diseño de nuevos componentes.

Y también en el desarrollo de nuevos productos, como las baterías de los automóviles eléctricos, los materiales plásticos juegan un papel preponderante. En este caso, atributos como la resistencia a refrigerantes basados en agua y glicol es importante, así como la capacidad de disipación térmica y el aislamiento eléctrico. Los materiales de alto desempeño están llamados a contribuir a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, brindando seguridad y confort a los pasajeros y haciendo posibles las demandas de conectividad y ergonomía que se desean del automóvil del futuro.

 

Menor huella ambiental

Bajo el lema “Craftingconnectionswithyou”, que en español podría traducirse como “creando conexiones contigo”, el fabricante Covestro estará enfocado en desarrollar nuevas colaboraciones con clientes y asociados en su presentación de la K 2022. En este escenario, el gigante petroquímico demostrará su concepto CQ, que le permite a los clientes encontrar las soluciones circulares de manera más clara dentro de su portafolio. Este sufijo está asociado al término “inteligencia circular”, e indica que el material que se va a usar tiene al menos un 25% de fuente renovable.

Leonhard Kurz, Sumitomo (SHI) Demag y Covestro harán equipo para demostrar una estación de carga en la K 2022, que ahorra emisiones de CO2 durante su producción. Visualiza la carga sostenible con electricidad verde y su diseño aporta los conceptos de “vehículo-a-la red”, usando la batería de vehículo como un almacenador que entrega electricidad hacia la red de suministro para compensar las fluctuaciones de potencia.

Un compuesto de policarbonato del nuevo rango Makrolon RE y de películas de PC de Makrofol se emplearán en el nuevo demostrador. Ambos tienen una proporción de materias primas derivadas de bio-residuos, y son producidos parcialmente a partir de energías renovables. El origen sostenible de los materiales está soportado por la certificación ISCC Plus y está balanceado en masa.

Los compuestos RE y las películas empleadas en las estaciones de carga tienen una huella de carbono muy baja. Al mismo tiempo, son aptas para la iluminación trasera, así como para varias tecnologías de diseño que satisfacen los estrictos requisitos técnicos de las estaciones de carga, entre los que se cuentan la retardancia de llama, el uso a la intemperie y la resistencia a exposición UV.

 

Nuevas necesidades

En el tren de potencia o en la batería de los vehículos eléctricos, así como en la infraestructura de carga de la electromovilidad, los componentes plásticos con frecuencia son sometidos a altas temperaturas, así como fuertes corrientes eléctricas y altos voltajes. Los conectores plásticos, por ejemplo, deben mantener sus propiedades de aislamiento eléctrico bajo estas condiciones y no deben permitir que ocurra calentamiento debido al flujo de corrientes en la superficie del aislamiento.

Para estos conectores de alto voltaje, Lanxess presenta un compuesto de PBT libre de halógenos, retardante a la llama y estabilizado hidrolíticamente. Una de las fortalezas del material es que sus propiedades eléctricas son independientes de la temperatura y humedad bajo condiciones típicas de operación, y puede operar hasta temperaturas de 150°C.

El compuesto es un nuevo representante del rango de productos Pocan BFN HR, y se caracteriza por tener una alta resistencia mecánica y dieléctrica. De esta manera se evita el riesgo de corto-circuitos y de defectos por fuga de corrientes, lo que satisface las necesidades de la miniaturización de componentes. El material, que está reforzado con 25% de fibra de vidrio, también es altamente resistente a la hidrólisis, y puede colorearse en naranja, que se está identificando como estándar para componentes plásticos que presentan riesgo eléctrico. En este caso, el uso de compuestos pre-pigmentados ahorra al procesador la necesidad de pasar por un proceso aparte de certificación UL.

La silicona, un material elastomérico, ofrece propiedades únicas. De acuerdo con Robert Gnann, presidente de la división de siliconas de Wacker, el automóvil eléctrico cuenta con hasta cuatro veces más silicona que los automóviles de combustión interna. “Por ejemplo, los compuestos de silicona que son térmicamente conductores aseguran que el calor generado por la batería y los electrónicos relacionados con la potencia puedan disiparse sin hacer daño, lo que extiende significativamente su vida útil y mejora su desempeño”. Durante la feria K, la empresa alemana con sede en Múnich presentará soluciones de siliconas basadas en biometanol, grados de silicona líquida autoadhesivas para componentes de policarbonato que tienen sobremoldeados componentes suaves, resinas de silicona para la manufactura de piezas moldeadas estables al calor y aditivos siliconados para la fabricación de compuestos de polietleno. También se demostrará la producción de extensores poliméricos, que Wacker fabrica usando un método de menor impacto en el clima, a partir de ácido acético renovable.

 

Durabilidad

Röhm, fabricante de PMMA bajo la marca comercial de Plexiglas, ha desarrollado unnuevo compuesto que puede ser moldeado para producir luminarias y cubiertas de luminarias con texturas para controlar la dirección de iluminación bajo la marca Optical HT, con la novedad de que la calidad óptica se combina por primera vez con resistencia durable en el tiempo frente a altas temperaturas. De esta forma se ofrece una solución que satisface los requerimientos estéticos y de diseño de los nuevos productos.

La empresa también ofrece nuevos materiales altamente resistentes al impacto, especialmente diseñados para frentes de vehículos. Modificados para mejorar su resistencia al impacto, los materiales Plexiglas Resist AG satisfacen los requerimientos ópticos y mecánicos de las nuevas tendencias de diseño de frentes de vehículos, donde la parrilla cromada se está reemplazando por una alternativa iluminada, de alto brillo.

Lanxess presentó recientemente la carcasa para un cargador de batería a bordo, usado en un vehículo totalmente eléctrico de un fabricante alemán de autos compactos. En este caso el material seleccionado fue el Durethan BKV50H3.0, reforzado en un 50% con fibras cortas de vidrio. La novedad de esta aplicación es que los compuestos de poliamida 6 no necesitan ser estabilizados a la hidrólisis para ser usados en aplicaciones con refrigerantes compuestos de glicol y agua. Esto abre un mercado para poliamida 6 en mercados donde la selección de 66 había sido el estándar, debido a que las temperaturas de operación en trenes puramente eléctricos bajan. Para vehículos totalmente eléctricos, la resistencia térmica de largo plazo para compuestos de poliamida 6 a mezclas de agua y glicol es suficiente para la mayor parte de las piezas, en operaciones de 85°C y cargas de presión de estallido de hasta 10 bar.

 

Llantas con menor huella de carbono

Para acelerar los esfuerzos hacia la descarbonización y para lograr neutralidad en carbono en 2050, la industria automotriz está migrando hacia los vehículos eléctricos, a la vez que la industria de llantas está mejorando la eficiencia en combustible y la resistencia a la abrasión de las llantas. Esto ha hecho que se incremente la demanda de caucho de butadieno estireno producido a partir de fuentes renovables (S-SBR).

Asahi Kasei anunció un acuerdo con Shell Easter Petroleum para el suministro de butadienoderivado de desperdicios plásticos y biomasa. Asahi Kasei está suministrando este grado de S-SBR, trabajando para que en el producto se mejore la eficiencia de combustible y la resistencia al desgaste, para satisfacer los requerimientos de los vehículos eléctricos de mejorar el rango de manejo y la producción en masa. Adicionalmente, la empresa ha buscado migrar hacia la proveeduría de materia prima sustentable para reducir emisiones de CO2 a lo largo de la cadena de suministro. Shell producirá butadieno sustentable, empleando dos métodos: con el primero se alimentan desechos plásticos que se convierten en aceite de pirólisis, y se direcciona este suministro al cracker de nafta; con el segundo método se utiliza bio-materia prima como alimento para el cracker de nafta.

A través del ciclo de vida de las llantas desde la producción de materia prima, la fabricación, uso, disposición y reciclaje, en el caso de los automóviles de combustión interna la mayor fracción de emisiones de CO2 se produce durante la fase de uso. En contraste, en el caso de los vehículos eléctricos la emisión generada durante la fabricación de las materias primas es mucho más relevante, proporcionalmente. El uso de materiales biobasados, por lo tanto, permite una reducción significativa de las emisiones de gases de efecto invernadero a lo largo del ciclo de vida de las llantas.

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