Los composites basados en materiales sintéticos no
llevan mucho más de 40 años entre nosotros, pero merece la pena no perderlos de vista.
Las Tecnologías de Composites ofrecen altas expectativas de dar respuesta, en
el corto – medio plazo a necesidades sociales y de mercado de alto impacto.
Entendemos por innovación de alto impacto, la que
nítidamente puede transformase en mejoras en la vida de las personas /
ecosistema o en mejora competitiva para el tejido industrial que la implanta y
la difunde a lo largo de toda su cadena de valor. Son nuevas Tecnologías de
Composites, las que generan una barrera tecnológica elevada, actuando sobre las
metodologías de Diseño, los materiales, los procesos de fabricación y los
campos de aplicación, para fabricar nuevos productos, productos con nuevas o
mejores prestaciones o productos existentes mediante procesos más competitivos.
Estas Tecnologías pueden ser totalmente nuevas, pero habitualmente son una
hibridación de las ya existen aplicadas
en otros ámbitos.
El driver “ALIGERAMIENTO” condicionará a medio plazo
los procesos de fabricación en el Sector Transporte Terrestre y muy
especialmente en el Sector Automoción. El “aligeramiento” está dejando de ser
un requerimiento cosmético para transformarse en una prestación con valor
asociado. La reducción de emisiones, las motorizaciones eléctricas y la
personalización de vehículos para una nueva generación de conceptos de
transporte urbano, obligarán a sustituir metal por materiales plásticos y
composites. El ritmo al que se
implantaran estos cambios, dependerá principalmente de los factores siguientes:
- Tensión competitiva de los OEM y cadena de proveedores
- Avances en el desarrollo de las tecnologías
- Presión de las Administraciones (Legislación)
Los principales retos a los que debemos responder son:
- Reducción de coste de las materias primas y semielaborados.
- Reducción de coste de los procesos (equipamiento, utillajes, scrap y eficiencia energética).
- Reducción de los tiempos de ciclos mediante automatización y simplificación de los procesos (One-step Process).
- Adaptación de los procesos a geometrías más pequeñas y complejas que las del Sector Aeronáutico.
- Sostenibilidad ambiental de la suma de fases del Ciclo de Vida
- Escalabilidad de los procesos industriales
Las tendencias y oportunidades detectadas, indican que
la economía de los composites de fibra continua (carbono o termoplástica) para “Mass
Production” se encuentra todavía en una fase inmadura sin tecnologías
claras y con un importante potencial de mejora. Reducir el coste de la fibra de
carbono es clave para extender su uso a nuevos campos de aplicación al tiempo
que se potencian experiencias factibles de Economía
Circular.
Las tecnologías de Fabricación Aditiva están desarrollándose en el ámbito de los
materiales metálicos y poliméricos ya sea para la fabricación de piezas como
para moldes y utillajes. La propia naturaleza de los procesos y materiales
implicados genera limitaciones todavía no resueltas que están haciendo
ralentizar su implantación a nivel industrial (principalmente en el ámbito de
los componentes no metálicos).
Hasta ahora la investigación en fabricación aditiva
(materiales, procesos y equipamiento) se han orientado al desarrollo de
componente final, ya sea pieza o utillaje. No obstante, en los procesos de
fabricación de composites alguno de los pre-procesos requeridos como el
preformado de las fibras de refuerzo, condiciona en gran medida la complejidad
geométrica de la pieza final, su tiempo de ciclo y su coste.
Se identifica una prometedora oportunidad de mejora
competitiva en el desarrollo de tecnologías de Fabricación Aditiva de preformas
de fibra continua, aplicables en el Sector Aeronáutico (siguiendo la tendencia
OOA – Procesos Fuera de Autoclave) y Automoción (respondiendo a la demanda de
aligeramiento mediante la sustitución de metal por materiales no metálicos
estructurales). Igualmente se identifican oportunidades de aplicar la misma tecnología
de fabricación de preformas de carbono a la fabricación de Tailored OrganoSheets 2D o 3D para su posterior transformación
mediante compresión en caliente.
Consideramos que la fabricación de utillajes se adapta
muy bien a algunas de las prestaciones que ofrecen los procesos de Fabricación Aditiva. El reto
tecnológico es adaptar las prestaciones de algunos procesos aditivos y
específicamente el proceso FDM a las variables técnicas que intervienen en el
moldeo de plásticos y composite mediante procesos reactivos vía líquida de
termoplásticos y termoestables).
Existe un margen de trabajo en la Integración de la
función eléctrica tanto en piezas como en moldes. Para ello se desarrollan
diferentes estrategias para integrar pistas eléctricas en piezas de plástico
(deposición de cable, deposición de precursores de grafitización, 3D Inkjet o
aplicación de pastas o coatings conductores). Igualmente, de la mano de la
fabricación aditiva es posible desarrollar nuevos productos y funciones basadas
en conceptos multimaterial como actuadores smart soft basados en composites
microestructurados, conceptos desplegables o polímeros electroactivos.
Las líneas de
trabajo que posibilitan generar ya innovación de alto impacto, las podemos
agrupar en:
- Sustitución de metal por composite
- Tecnologías de Fabricación aditiva
- Nuevos materiales y funciones
- Sostenibilidad y Economía Circular
Jornada CEP - Composites, 2017
https://www.cep-composites.com/wp-content/uploads/PROGRAMA.pdf
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