El desarrollo de conocimiento en soldadura por ultrasonido demuestra que es posible soldar tanto aplicaciones recicladas como biodegradables.

(Imagen de portada: Vista en primer plano del proceso de soldadura ultrasónico en un laboratorio de Herrmann. Foto cortesía de Herrmann GmbH y VDMA)

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Entrevista realizada por parte de la VDMA (Asociación Alemana de Fabricantes de Maquinaria) aJochen Ochs, Jefe de Tecnología de Aplicaciones de la división Plastics en Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, acerca de la soldadura por ultrasonido en plásticos reciclados, y los resultados obtenidos en comparación con pruebas de soldadura ultrasónica ya realizadas en bioplásticos.

VDMA: ¿Los materiales reciclados se pueden soldar ultrasónicamente?

Jochen Ochs: La pregunta de si se pueden soldar materiales 100 por ciento reciclados y de qué tan bueno es el resultado depende del material en cuestión. Es difícil hacer una declaración general porque cada material reciclado es diferente y la fusión múltiple puede tener un efecto negativo en las propiedades del material. Tuvimos especímenes de prueba hechos de un regranulado para nuestro laboratorio y descubrimos que podíamos usarlos para producir muy buenas uniones soldadas. En principio, por lo tanto, podemos soldar el 100 por ciento del reciclado con ultrasonido.

VDMA: ¿Por qué realizaron estas pruebas con plástico reciclado?

JO: Queríamos tener una idea de lo que es posible con el ultrasonido. ¿Será peor el resultado con material reciclado que con material estándar? ¿Tenemos que adaptar nuestra tecnología? Estas fueron las preguntas que nos hicimos antes. Ofrecemos esto a nuestros clientes como un servicio avanzado. Antes de recibir una solicitud de un cliente para usar material reciclado, queríamos saber a qué nos enfrentábamos. Ahora tenemos que ver cómo se desarrolla el mercado y qué tipo de solicitudes se nos harán en el futuro. Hace dos años ya hicimos los ensayos que ahora hemos hecho a reciclados, pero con bioplásticos. Por la misma razón: queremos estar preparados.

VDMA: ¿Cómo montaron el proyecto de reciclaje?

JO: El objetivo fue comparar una poliamida estándar con una PA reciclado. En primer lugar, teníamos que encontrar un proveedor que nos proporcionara material regranulado. Esto fue difícil porque normalmente tratamos con plásticos estándar en el laboratorio. Finalmente localizamos un fabricante de triturado de plástico de alta calidad de Baden-Wuerttemberg. Con su regranulado, nuestro socio Barlog pudo producir muestras de prueba, que comparamos con nuestras muestras de prueba PA estándar. Luego configuramos un diseño estadístico de experimentos, un diseño de experimentos, con 18 grupos de parámetros diferentes. Luego probamos las muestras a tracción y las comparamos.

VDMA:¿A qué resultados llegaron?

JO: Creamos vistas de sección transversal después de cada proceso de soldadura. Inicialmente, se hizo evidente que el material reciclado se veía bastante peor en la sección transversal. Se podía ver un plano de separación entre las partes superior e inferior. El material estándar mostró inicialmente una soldadura mucho más homogénea, sin planos de separación visibles en la vista en sección; la pieza parece como si estuviera hecha de un solo molde. En pruebas preliminares, encontramos un conjunto de parámetros que era adecuado para ambos materiales como parámetro inicial. Luego creamos un diseño de experimentos para este conjunto de parámetros y soldamos cinco partes, cada una con diferentes configuraciones de parámetros. Finalmente, obtuvimos resultados comparables en el ensayo de tracción para ambos tipos de materiales. De hecho, esperábamos que el reciclado obtuviera peores resultados, tanto en la vista transversal como en la prueba de tracción. Pero había un conjunto de parámetros con los que se podían obtener resultados igualmente buenos.

VDMA: ¿Qué tan importante es saber exactamente qué plástico reciclado tienes?

JO: Para nosotros lo primordial es que sea un termoplástico. En la hoja de datos del regranulado, se pueden leer algunas cosas, por ejemplo, sobre propiedades mecánicas y térmicas. Sin embargo, no se puede encontrar un indicador real de la calidad de soldabilidad en la hoja de datos. Solo se mostrará la prueba. Esa es también la razón por la que existen laboratorios de ultrasonido. Los clientes acuden a nosotros para realizar pruebas de soldadura para comprobar las propiedades del proceso y si se han cumplido sus requisitos. Hay, por supuesto, mucha experiencia interna debido a muchos años de ultrasonido, por lo que podemos evaluar muchas cosas de antemano. Pero cuando se trata de la soldabilidad de materiales reciclados, hemos abierto nuevos caminos en nuestro laboratorio.

VDMA: Usted mencionó ensayos con bioplásticos. ¿Cuáles fueron los resultados allí?

JO: Al igual que con el reciclado, no queríamos esperar a que un cliente se nos acercara con un proyecto de este tipo. En ese momento, teníamos especímenes de prueba hechos de tres bioplásticos diferentes. Dos eran mezclas, es decir, no bioplásticos puros, y un material estaba compuesto completamente por biopolímeros. Las pruebas mostraron que las mezclas estaban bastante cerca de los plásticos estándar. El bioplástico puro solo se desempeñó la mitad de bien en términos de fuerza de tracción. Sin embargo, los resultados estuvieron dentro de un rango que es suficiente y aceptable para muchos tipos de aplicaciones.

VDMA: ¿Qué impacto tendría en la economía circular si fuera posible procesar reciclados y bioplásticos a gran escala en el futuro?

El mero hecho de que se lleve a cabo el reciclaje ya tiene un enorme impacto. Debe haber un cambio de mentalidad desde la mentalidad de descarte y nueva producción hacia el reciclaje. El mundo ha agotado sus recursos anuales en poco menos de siete meses. Con una tasa de reciclaje significativamente más alta, esto podría cambiar. Si reciclamos más o compramos productos usados, puedes imaginar que esto también tendría un impacto inmenso en la economía. Estamos viviendo demasiado al límite; el sistema económico actual se basa en el principio de tomar-hacer-desperdiciar y está empujando a nuestro planeta a un punto de ruptura. La actual escasez de materias primas también muestra una peligrosa dependencia de este principio. El concepto de economía circular minimiza la dependencia de las importaciones de materias primas, conserva los recursos y es un alivio significativo para el medio ambiente. La industria debe adaptarse a estas realidades para que no solo se mantenga el rendimiento económico, sino que el potencial de ahorro de la economía circular también se refleje en una mayor productividad.