Nuevos materiales y procesos sostenibles para reducir las emisiones de los vehículos mediante la reducción de peso
En la actualidad, el sector de la movilidad está inmerso en la búsqueda de soluciones sostenibles para reducir emisiones de CO2, no solo motivado por la legislación, sino también por la demanda del mercado. El aumento de la flota de vehículos eléctricos tendrá un impacto muy positivo en la reducción de emisiones de CO2, contribuyendo a alcanzar los objetivos de emisiones marcados por la Comisión Europea. Con el fin de mejorar la autonomía de los vehículos eléctricos, los fabricantes buscan soluciones para aumentar la duración de la batería, como el aligeramiento del peso del vehículo.
Reemplazar materiales metálicos por composites de fibra larga
Para que sea posible este aligeramiento, existen varias alternativas: reducción de la proporción de materiales metálicos con incremento de la proporción de aleaciones ligeras, materiales poliméricos, materiales compuestos (composites) y estructuras híbridas metal-composite o metal-plástico. Las piezas estructurales son las que más peso aportan en un vehículo. Se necesitan composites de elevada resistencia mecánica, sin perder de vista la cadencia de producción y la reciclabilidad.
Los composites termoplásticos reforzados con fibra larga se postulan como una solución factible y mucho más sostenible que los basados en resinas termoestables por varias razones:
- Llevan asociados procesos productivos de alta cadencia
- Son reciclables por medios mecánicos, son soldables (evitando uniones mecánicas o adhesivos)
- Tienen una mayor resistencia al impacto.
Como uno de los objetivos principales del proyecto LIGHTCAR, AIMPLAS está estudiando el desarrollo de composites termoplásticos de fibra larga con nuevas funcionalidades para la sustitución de piezas metálicas en el sector automoción. Con ellos se puede reducir el peso de una pieza de entre un 50-70% con respecto a los metales. Por estos motivos, los composites termoplásticos están siendo investigados por la industria aeronáutica y de la automoción principalmente.
El desarrollo de composites termoplásticos comenzó en el sector aeronáutico, empleando polímeros técnicos de altas propiedades mecánicas y alta resistencia a la temperatura, tales como el PEEK (polieteretercetona), PEI (polieterimida), PI (poliimida), PPS (polisulfuro de fenileno) y PAEK (poliariletercetona), reforzados con fibras de carbono. Sin embargo, el precio de estos polímeros es muy elevado. También se pueden alcanzar los requisitos de la aplicación de piezas estructurales de vehículos eléctricos empleando polímeros técnicos de menor precio, aunque debe modificarse con aditivos para alcanzar las funcionalidades requeridas.
En LIGHTCAR se están estudiando materiales termoplásticos de menores prestaciones que los mencionados, más comúnmente utilizados en la fabricación de componentes de los vehículos, como puede ser el PP (polipropileno) o PA (poliamida) reforzados con fibras. La incorporación de fibras de gran longitud permite obtener una alta rigidez y resistencia al impacto. Por otro lado, el uso de matrices termoplásticas consigue una adaptabilidad a diferentes procesos de fabricación (inyección, compresión o deposición automática) y una reducción de los tiempos de ciclo de fabricación permitiendo altos volúmenes de producción.
La obtención de los denominados UD-tapes (fibras continuas unidireccionales reforzadas) permiten la libre disposición de las fibras en la orientación deseada, con una geometría precisa y sin generar apenas residuos.
Reciclabilidad y optimización de costes
Sumado a todo este desarrollo en materiales compuestos, el proyecto LIGHTCAR estudia el diseño de una célula productiva flexible de alta cadencia. Dicha Célula tiene como objetivo la obtención de las piezas hechas los nuevos materiales desarrollados, con capacidad de integración automatizada de componentes electrónicos. Todo esto, sin perder de vista la sostenibilidad y reciclabilidad de los materiales, así como la optimización de costes y recursos del propio proceso de fabricación.
El Proyecto LIGHTCAR es coordinado por Industrias Alegre, con la participación del Instituto Tecnológico del Plástico AIMPLAS, ITERA Soluciones de Ingeniería y Sinfiny Smart Technologies, y ha sido financiado bajo el marco del Programa de Proyectos Estratégicos en Cooperación, con la cofinanciación de los fondos FEDER de la UE, dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020, convocadas por la Resolución de 14 de enero de 2021, del vicepresidente ejecutivo de la Agencia Valenciana de la Innovación (AVI), y dirigidas al fortalecimiento y desarrollo del Sistema Valenciano de Innovación para la mejora del modelo productivo para los ejercicios 2021 a 2023.
