La construcción ligera compuesta basada en termoplásticos promete procesos de fabricación más eficientes y el reciclaje de componentes obsoletos. Hasta que los materiales y procesos innovadores se utilicen a gran escala, aún deben resolverse algunos desafíos y se necesita adquirir más experiencia.
El National Composites Centre (NCC) en Bristol, Reino Unido, se ha fijado ambos objetivos. Una célula de fabricación integrada para el sobremoldeo de productos semiacabados reforzados con fibra de ENGEL está allanando el camino para la producción en masa en las industrias automotriz y aeroespacial.
La industria automotriz y la construcción de aviones han estado tradicionalmente entre los sectores industriales más importantes en el Reino Unido, donde la investigación y el procesamiento de compuestos se ha consolidado en un grado igualmente alto. La catapulta juega un papel importante en esto. Comparable a la Sociedad Fraunhofer en Alemania, Catapult agrupa investigación de alto nivel orientada a la aplicación en el Reino Unido y apoya a la industria para que se beneficie más rápidamente de las nuevas tecnologías. "Actuamos como una especie de catalizador", dice Paul Gallen, Sector Lead Automotive en NCC. El NCC es uno de los siete institutos que forman la Red Catapult, cada uno con su propio enfoque temático.
Fundado en 2012, el NCC actualmente cuenta con 17,500 metros cuadrados con celdas de fabricación de vanguardia para una amplia variedad de tecnologías de compuestos. Más de 220 ingenieros y científicos empleados trabajan en estrecha colaboración con la Universidad de Bristol, muchas otras universidades de todo el mundo y, sobre todo, con la industria. Las empresas, no solo del Reino Unido, utilizan las capacidades para sus propios proyectos de desarrollo. "Estamos comparando continuamente nuestra hoja de ruta con la de los fabricantes de automóviles", dice Gallen. "El mayor uso de materiales termoplásticos en la construcción de materiales compuestos livianos es importante en ambas agendas".
"La industria a la que servimos todavía está emergiendo: la producción de componentes compuestos en grandes cantidades", dice Paul Gallen (2do desde la derecha) del NCC. De izquierda a derecha: Sean Cooper (NCC), Graeme Herlihy (ENGEL), Christian Wolfsberger (ENGEL).
Hay dos fuerzas impulsoras principales detrás de este desarrollo: "Por un lado, los materiales de matriz termoplástica permiten un procesamiento adicional eficiente de productos semiacabados en una máquina de moldeo por inyección y la funcionalización con materiales del mismo grupo de materiales en un proceso totalmente integrado y automatizado. "explica Christian Wolfsberger, Gerente de Desarrollo de Negocios de Tecnologías Compuestas en la sede de ENGEL en Schwertberg, Austria. "La integración de procesos y la automatización son los requisitos previos para lograr los costos unitarios requeridos por la industria automotriz de alto volumen. Por otro lado, los compuestos termoplásticos simplifican el reciclaje posterior de componentes, lo que está en línea con la tendencia hacia la economía circular".
La base tecnológica para el procesamiento de materiales compuestos de fibra termoplástica se está expandiendo rápidamente. Las hojas de organo, que ya se están utilizando en la producción en serie, particularmente en la industria de artículos deportivos, están asumiendo un papel pionero. Las primeras aplicaciones fueron lanzadas recientemente en la industria automotriz. "Hay un gran potencial", enfatiza Graeme Herlihy, presidente de Europa Occidental de ENGEL. "Todos los fabricantes de equipos originales y los proveedores de nivel 1 están trabajando arduamente en este problema".
Adaptabilidad flexible
Para muchas empresas en la industria de los compuestos, la tendencia hacia los materiales termoplásticos significa que tienen que lidiar con procesos completamente nuevos. También es la primera máquina de moldeo por inyección para el NCC. ENGEL suministró una máquina a gran escala dúo 1700 que incluye un robot de brazo articulado Kuka y un horno de infrarrojos integrado. "Muchos de los conocidos fabricantes de automóviles y proveedores de Tier tienen máquinas duo en sus plantas, y nuestros institutos asociados en los Estados Unidos y Japón también trabajan con este tipo de máquinas", dice Gallen sobre el punto crucial de confiar en la tecnología y los conocimientos técnicos de ENGEL. igualmente. Un segundo criterio fue la flexibilidad ofrecida por las soluciones del sistema ENGEL. La amplia gama de aplicaciones que resultan de los proyectos de investigación de NCC y la cooperación de la empresa requiere que la célula de fabricación se pueda adaptar a los nuevos requisitos, nuevos materiales y nuevas tecnologías en poco tiempo.
Con una fuerza de sujeción de 17,000 kN, la máquina de moldeo por inyección duo es adecuada para componentes grandes. Para tener un enfoque práctico para el desarrollo, los moldes de demostración se basan en las geometrías de los componentes reales del automóvil. Las piezas de muestra tienen diferentes tamaños y complejidades. Hasta el momento, se han procesado principalmente láminas de organo. Estos se calientan en el horno de infrarrojos, se insertan en el molde por el robot, se forman allí y luego se moldean con plástico. "El hecho de que el horno de infrarrojos se encuentra sobre la unidad de sujeción simplifica el manejo y reduce el tiempo de ciclo", informa Gallen.
Otros desarrollos se centran en las cintas reforzadas con fibra unidireccional (UD). Con la ayuda de estas cintas UD, las áreas altamente estresadas en el componente pueden reforzarse específicamente para aprovechar aún mejor el potencial de construcción liviana. "Hoy en día, el NCC ya es líder en el campo del tendido de fibra automatizado, por lo que la transición a las cintas UD no está demasiado lejos", dice Gallen. Con tres celdas de bandeja de cinta de diferentes dimensiones, el NCC está bien equipado para producir las capas en el sitio y procesarlas en un proceso integrado. Desde el diseño del producto hasta el reciclaje. El NCC es una fábrica integrada, todos los procesos pueden desarrollarse y optimizarse en el contexto general, desde el desarrollo del material hasta la simulación, el diseño y el procesamiento y el reciclaje. "Las interfaces son particularmente importantes cuando se trata de materiales compuestos", explica Sean Cooper, ingeniero de investigación de principios en el NCC.
Para la investigación de compuestos, ENGEL suministró una máquina de moldeo por inyección a gran escala duo 1700 al NCC en Bristol.
"En ninguna otra área, los procesos de material, diseño y procesamiento están tan íntimamente relacionados. Si cambia solo uno de estos tres factores, obtendrá un resultado completamente diferente". También es importante para el reciclaje posterior establecer el curso ya durante el desarrollo del producto y el proceso. NCC está trabajando con socios industriales en proyectos iniciales para desarrollar conceptos de reciclaje de valor agregado. "El objetivo, por ejemplo, es dar a los componentes relevantes para la seguridad hechos de materiales reforzados con fibra larga una segunda vida como un banco o panel de instrumentos basado en materiales reforzados con fibras cortas", dice Gallen. Los desarrolladores de NCC han llevado a cabo muchas series de pruebas desde el principio con materiales típicos de la industria automotriz, principalmente de la familia PA, así como con los plásticos de alto rendimiento PEEK y PPS, que se usan preferiblemente en la construcción de aviones. "En los últimos dos años, la industria aeronáutica ha estado trabajando intensamente en lo que los compuestos termoplásticos pueden hacer por ellos", informa Gallen. "El cambio a termoplásticos a menudo conduce a una huella de CO2 masivamente más pequeña". Todo comienza con aplicaciones de alto volumen, que también existen en la construcción de aviones. Elementos de sujeción tales como soportes, por ejemplo, que hasta ahora consisten en aluminio. "Al final del día, los compuestos siempre compiten con el acero o el aluminio", dice Paul Gallen. "Los compuestos solo se pueden usar si las piezas son aún más ligeras, los costos unitarios son aún más bajos y los procesos de producción son aún más eficientes. Nuestro objetivo es obtener propiedades de componentes aún mejores".
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Web : www.pamatec.com.ar. - www.engelglobal.com.
Fuente www.emmafiorentino.com.ar
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