La fabricaci?n ligera desempe?a un papel fundamental en la obtenci?n de los objetivos de protecci?n del clima. El Lightweight Future Day 2021, organizado por el fabricante de maquinaria y proveedor de soluciones de sistemas Engel en mayo, dej? claro una vez m?s que la ligereza es una tecnolog?a clave en el camino hacia un mundo neutro en emisiones de CO2, y que los termopl?sticos desempe?ar?n un papel importante en este sentido.

Expertos de todas las industrias usuarias importantes, como la automoci?n, la fabricaci?n de bicicletas y motocicletas, la aeron?utica y la industria del deporte y el ocio, as? como representantes de importantes institutos de investigaci?n presentaron soluciones de vanguardia en el Lightweight Future Day 2021. M?s de 500 asistentes obtuvieron conocimientos de un total de 15 ponencias que presentaban todas las facetas de los desarrollos y tendencias actuales de la ligereza, y participaron en los debates. A cada ponencia le sigui? una sesi?n de preguntas y respuestas moderada por Norbert M?ller, jefe de desarrollo de maquinaria inteligente en Engel, y Bastian Brenken, director general de Composites United.

Debido a la actual pandemia del coronavirus, el Lightweight Future Day se celebr? este a?o de forma virtual. Los participantes proced?an principalmente de Europa, con especial atenci?n a Alemania, el Reino Unido y los pa?ses del Benelux, pero “hubo incluso algunos expertos en materiales ligeros de Estados Unidos que no se desanimaron por la hora de la conferencia, que para ellos era temprano”, como se?ala Christian Wolfsberger, Director de Desarrollo Comercial de Materiales Ligeros de Engel y organizador del Lightweight Future Day.

Norbert M?ller, jefe de Desarrollo de m?quinas inteligentes en Engel (derecha) y Bastian Brenken, director general de Composites United e.V. (izquierda) guiaron a los participantes a trav?s del programa y moderaron las sesiones de preguntas y respuestas.

Los compuestos termopl?sticos aceleran la producci?n en serie

Los termopl?sticos y la tecnolog?a de producci?n correspondiente facilitan la producci?n en serie de grandes vol?menes, como explic? Michael Thienel, experto en el desarrollo de soluciones de puertas del proveedor de la industria automovil?stica Brose, en la primera ponencia: “Con una mezcla inteligente de materiales, hemos conseguido desarrollar un innovador sistema de puertas que establece nuevos est?ndares en cuanto a ligereza, funcionalidad y dise?o flexible. En comparaci?n con los productos heredados a base de acero, ahorramos hasta cinco kilogramos, es decir, un 40% del peso, manteniendo la misma seguridad en caso de colisi?n. Adem?s, hemos conseguido un grosor de pared de s?lo 0,6 mil?metros”. Su empresa ha suministrado anualmente a Ford un mill?n de m?dulos de puerta fabricados con termopl?sticos reforzados con fibra (l?mina termopl?stica) desde 2018. En la actualidad, Brose ya est? en el umbral de la producci?n en serie con la siguiente generaci?n de m?dulos de puerta: el nuevo elemento estructural sustituye a otros elementos de puerta basados en el acero. En total, esto ahorra un kilo m?s de peso por puerta de coche, y el sistema es tambi?n m?s rentable como el elemento de acero.

Muchas de las ponencias del Lightweight Future Day demuestran que el camino hacia la ligereza m?s avanzada suele pasar por la transformaci?n de termopl?sticos. FACC, especialista en componentes ligeros para la fabricaci?n de aviones, tambi?n apuesta por los termopl?sticos. La empresa se centra especialmente en el futuro mercado de la 'Movilidad A?rea Urbana' las cabinas a?reas tripuladas y los drones no tripulados en el tr?fico a?reo urbano, como explic? Ren? Adam, director de Investigaci?n y Tecnolog?a de la empresa. Se esperan vol?menes de producci?n de entre 5.000 y 30.000 componentes al a?o. Se trata de cifras muy superiores a las de la producci?n de piezas para aviones de mayor tama?o, que ronda las 1.000 unidades al a?o. Debido a sus largos tiempos de curado, los termoestables utilizados principalmente en la fabricaci?n de aviones hasta la fecha no podr?an cumplir los cortos tiempos de ciclo requeridos aqu?.

En 2022, se espera que el evento tenga lugar como una soluci?n h?brida que permita la participaci?n tanto presencial como virtual.

La capacidad de reciclaje hace que el peso ligero sea m?s sostenible

Sin embargo, es probable que los termopl?sticos tambi?n desempe?en un papel m?s importante en la fabricaci?n tradicional de aviones en el futuro, ya que la industria de la aviaci?n se ha fijado el objetivo de lograr la neutralidad clim?tica para 2050. Ren? Adam: “Los procesos de producci?n de la industria aeron?utica cambiar?n totalmente. La fundici?n h?brida, la uni?n en fr?o y el conformado r?pido a?n no se han convertido en procesos est?ndar. Tenemos que mejorar considerablemente las estructuras de costes y los ciclos de producci?n. Estas son las razones que nos llevan a la FACC a creer que los termopl?sticos ser?n el material clave para los pl?sticos compuestos de fibra en la industria de la aviaci?n de cara al futuro”.

Otro tema fue com?n en muchas de las presentaciones: la excelente reciclabilidad de los termopl?sticos en comparaci?n con la reciclabilidad m?s limitada de los materiales compuestos de fibra termoestables. Georg K?smeier, socio director de Forward Engineering, se?al? que la UE est? tratando de convertir la econom?a circular en la norma como parte del Green Deal. “Ahora es el momento de pasar del pensamiento lineal al circular en el desarrollo de productos y de tener en cuenta el proceso de reciclaje ya en la fase de dise?o del producto”, inst? a los participantes en la conferencia. Como parte de un estudio, su empresa compar? la huella de CO2 en la producci?n de un pedal de freno basado en termopl?sticos primarios, materiales de base biol?gica y termopl?sticos reciclados. El potencial de ahorro de CO2 del uso de termopl?sticos con contenido reciclado result? ser significativo. “Creemos que los materiales termopl?sticos tienen un gran potencial en t?rminos de sostenibilidad. Para aprovecharlo, es necesario establecer procesos de reciclaje a escala industrial. Pero vemos que la industria est? abordando este reto”, dijo K?smeier.

Piezas ligeras termopl?sticas de una sola vez

Debido a la creciente importancia de los termopl?sticos en la fabricaci?n ligera, Engel –firma representada por Roegele– ha invertido mucho en tecnolog?as y sistemas para la transformaci?n de termopl?sticos en los ?ltimos a?os. “Somos la primera empresa del mundo que puede ofrecer un proceso totalmente integrado que comienza con una c?lula de colocaci?n de cinta UD y termina con un componente ligero termopl?stico totalmente consolidado y sobremoldeado”, indic? Paul Zwicklhuber, ingeniero de desarrollo de Composite Processing en Engel, en su presentaci?n. La c?lula de colocaci?n de cintas se basa en el principio de pick-and-place. Esto significa que las cintas pueden depositarse y soldarse por puntos a intervalos de tres a cuatro segundos. Dado que la calidad de la pila depende en gran medida de la precisi?n del posicionamiento de la cinta, Engel ha equipado la c?lula de colocaci?n con un sistema de medici?n con tecnolog?a de c?maras de alta resoluci?n. A continuaci?n hay una unidad de consolidaci?n que consolida los tejidos de cinta termopl?stica en el ciclo de moldeo por inyecci?n. La consolidaci?n puede integrarse perfectamente en el proceso global, lo que aumenta considerablemente la eficiencia en la producci?n de soluciones de cinta a medida.

Engel Organomelt es el n?cleo del proceso integrado. Aqu? se forman y funcionalizan preimpregnados compuestos de fibra termopl?stica como cintas UD y l?minas org?nicas. Los elementos funcionales, como las nervaduras de refuerzo o los elementos de ensamblaje, pueden sobremoldearse inmediatamente despu?s del termoformado utilizando un termopl?stico del grupo de materiales de la matriz. Esto permite un proceso de producci?n altamente integrado y totalmente automatizado, al tiempo que el proceso simplifica el reciclaje de las piezas al final de su vida ?til. El proceso Organomelt tambi?n se utiliza en la producci?n de m?dulos de puertas de Brose.

El caso de uso de la empresa suiza Svismold demostr? que los materiales ligeros tambi?n pueden ofrecer ventajas aunque el peso no sea un problema. La empresa consigui? convencer a un fabricante de tablas de surf para que sustituyera las anteriores aletas termoestables por una aleta fabricada con compuestos de fibra termopl?stica basados en cintas UD. Result? que la nueva aleta ofrec?a unas caracter?sticas de precisi?n de la direcci?n inigualables. Una de las razones es que los flujos de fuerza calculados con precisi?n en la pieza pueden reproducirse exactamente en ella, ya que el uso de UD-tape garantiza la alineaci?n de las fibras, al tiempo que se reducen los costes de producci?n. La tabla de surf con la nueva aleta recibi? una entusiasta acogida por parte de la comunidad de surfistas.

» Publication Date: 03/06/2021

» More Information

« Go to Technological Watch