APUESTA POR LAS PIEZAS DE PLASTICO EN LA CARROCERIA

Sin contar el empleo masivo para parachoques, en el año 2000 se destinaron en Europa algo más de 5000 toneladas de plástico a piezas de carrocería. Bayer es optimista: esta cifra aumentará hasta 38 000 toneladas hasta el año 2013, gracias a nuevos campos de aplicación y a los materiales mejorados que se utilizarán en aplicaciones ya consolidadas (figura 1). Los ejes de la investigación que se ha fijado el "proveedor de soluciones" de Leverkusen para plásticos de carrocería reflejan esta tendencia.

En el ámbito de la carrocería se han impuesto hasta el presente como materiales poliméricos los llamados "sheet moulding compounds" (SMC) basados en poliésteres insaturados, polipropileno (PP) reforzado y poliuretano RIM termoestable. Están también en liza las mezclas termoplásticas de poli(óxido de propileno) con poliamida (PPO/PA) y las de policarbonato con poli(tereftalato de butileno) (PC/PBT). ¿Cuáles son los puntos fuertes y débiles de estos materiales frente al metal? (figura 2).

En los apartados de dilatación térmica lineal, estabilidad a la deformación por calor y absorción de agua, los metales se muestran superiores, junto con el SMC. Además de la pintabilidad en la cadena de producción, el punto fuerte de los poliuretanos (PUR) está en su gran fluidez, que permite fabricar piezas de geometría muy compleja. Las mezclas de policarbonato-poliéster, p. ej. PC/PBT, presentan una formidable tenacidad a bajas temperaturas. El punto débil de la mayoría de termoplásticos, en especial de las mezclas de PP y PC, estriba en su escasa resistencia a las temperaturas elevadas que impide su pintado en la cadena de producción. Sin embargo, la situación podría cambiar en un futuro próximo gracias a nuevas tecnologías de pintado, cuyo secado se sitúa en los 90 ºC.
Conclusión: para muchas piezas de carrocería, los metales están a menudo "sobredimensionados". Por consiguiente, los plásticos podrían reemplazarlos y jugar además la baza de alguno de sus puntos fuertes, por ejemplo su peso incomparablemente bajo. Aquí es donde entra en acción la investigación y desarrollo de Bayer.

Proyectos de desarrollo de Bayer: soluciones totales en cooperación

Uno de los enfoques de la investigación de Bayer en el sector termoplásticos apunta a las piezas coloreadas de carrocería. Se está trabajando con el PC/PBT, PC/ABS y en especial PC/PET para seguir mejorando la imitación de color, la conservación del brillo, la estabilidad a la intemperie y la resistencia al rayado. Los sistemas tienen que optimizarse de tal manera que ya no sean visibles las líneas de unión de flujos. Con ello se evitaría la capa intermedia de color durante el pintado. Bastaría con dar a las piezas una capa final de barniz protector. Una doble ventaja para el fabricante de equipos originales (OEM): menos costes de pintado y menor emisión de disolventes.

Otro proyecto de termoplásticos apunta a la reducción del coeficiente de dilatación térmica lineal, en especial para las mezclas de poliéster tales como PC/PBT y PC/PET. Tal reducción se quiere lograr mediante la adición de materiales de refuerzo inorgánicos, isotrópicos, p. ej. talco o materiales anisotrópicos, tales como las fibras de vidrio. La ventaja para el OEM consiste en la menor holgura entre piezas llegando incluso a una junta cero, aparte de poder usar elementos de fijación más sencillos.

Una alternativa muy flexible al actual proceso de pintura es el procedimiento "in mould decoration" (IMD) que permite conformar en tres dimensiones láminas de termoplásticos transparentes, estables a la intemperie, impresas por el dorso y después sobreinyectarlas por detrás. La integración de funciones adicionales, como son ventanas transparentes para la luz del intermitente o la sobreinyección de solapas de estanqueidad, puede realizarse en una sola operación. Junto con las empresas Battenfeld y Zimmermann, Bayer ha desarrollado un soporte tecnológico de Pocan®, un PBT cristalino, que dispone de las opciones de IMD.

Pero no sólo los termoplásticos, sino también los termoendurecibles, en particular los poliuretanos, son ejes de desarrollo tradicionales en Bayer.

Los plásticos conductores intrínsecos, tanto los termoplásticos como los termoendurecibles, permiten un pintado electrostático (ESTA) incluso sin la aplicación de una imprimación conductora. El OEM dispone, pues, de la opción de una pintura de dos capas, con una reducción sustancial de los costes.

En el sector del moldeo por inyección de masa reactiva (RIM) de PUR, los desarrollos tienden a nuevos materiales de refuerzo. Dos son los caminos que se están explorando actualmente: el uso de fibras de carbono, que dan pie a la vez a una disminución de la dilatación térmica y a un pintado ESTA y además a una reducción de peso con respecto a las fibras de vidrio y minerales. Aparte de estos materiales anisótropos de refuerzo se están estudiando tipos isotrópicos, por ejemplo silicatos laminares (mica) o escamas de vidrio, que evitarían las deformaciones anisótropas. Las ventajas para el OEM son también palmarias en este caso: mejor estabilidad dimensional y al calor, con los consiguientes conceptos de fijación más sencillos. Los materiales isotrópicos de refuerzo dan pie a nuevos campos de aplicación, por ejemplo hojas de puerta, mientras que los materiales de refuerzo eléctricamente conductores permiten un pintado de dos capas sin imprimación conductora.

Volvamos a los poliuretanos: las ventajas de la tecnología PUR-RRIM consiste en la gran libertad de diseño y las piezas pintables en la cadena de producción. En el presente año se lanzará al mercado un guardabarros de PUR pintado en cadena. A los puntos fuertes del PUR se opone a menudo un costoso mecanizado ulterior de las piezas. Los transformadores ya han desarrollado una producción RRIM totalmente automatizada, por ejemplo la empresa Magna Pebra, cuya tecnología se basa en el sistema PUR Bayflex® 180 de Bayer: el mecanizado se deja en manos de robots controlados por sistemas técnicos especiales. Desde el desmoldeado hasta la aplicación de cintas adhesivas para el montaje no se requiere ninguna operación manual. El resultado son ciclos más cortos y menores costes por pieza.
Para la protección de peatones (figura 3), Bayer trabaja con empresas interesadas para encontrar soluciones que permitan cumplir las premisas de las nuevas disposiciones legales. Los parachoques constan de una pieza moldeada elástica de unos pocos milímetros de grosor, compuesta de poliuretano o poliéster, y de una espuma PUR cuya función es absorber la energía del choque. En caso de colisión protegen al peatón, el automóvil no sufre daños en caso de accidentes menores y los materiales pueden reciclarse de forma óptima, ya que todos pertenecen a la misma clase; a ello hay que añadir un peso extraordinariamente bajo.

Aplicaciones del futuro

La irrupción de los plásticos en nuevas aplicaciones suele ir acompañada de nuevas tecnologías. Lo dicho vale por ejemplo para el diseño de un capó de motor, que consta de un bastidor metálico sobre el que se termoconforma una plancha coextruida de plástico cuyo núcleo es de PC reforzado con fibra de vidrio y cuya superficie exterior es de PC/PBT de gran calidad. El procedimiento podría constituir una alternativa económica, de menor peso, frente a la inyección. Sin embargo, falta todavía madurar el desarrollo para que pueda introducirse en la fabricación en cadena. Pero podemos ya afirmar que el futuro será cosa de los materiales híbridos.

Un módulo de portón trasero (figura 4) es un candidato muy atractivo para la utilización de plásticos, sobre todo en el aspecto de la reducción de peso. Cabe imaginar también en plástico módulos completos de techo y módulos híbridos de puerta. Los fabricantes de automóviles, los proveedores y Bayer están ya dándole vueltas a estas visiones.
Las lunas del automóvil en policarbonato es otro eje de desarrollo de Bayer. A este cometido se dedica la empresa Exatec, compartida por Bayer y GE. Aparte de la reducción del peso en un 40 por ciento, las lunas trasera y laterales de PC brindan otras ventajas: aumentan la seguridad de los ocupantes en caso de accidente, ya que no se astillan y son prácticamente irrompibles. Además, el habitáculo del turismo se estabiliza y mejora la seguridad antirrobo. No hay que olvidar de paso la mucha mayor libertad de diseño que ofrece el plástico con respecto al vidrio.

Perspectivas

La carrocería totalmente de plástico seguirá siendo la excepción probablemente durante mucho tiempo. Pero en muchos puntos de la carrocería, sobre todo donde la coincidencia de color entre las piezas de plástico y las piezas metálicas pintadas no revista una importancia crucial, Bayer espera que los polímeros sigan ganando terreno. Esto es válido en particular en relación con soportes metálicos, el lema es la técnica híbrida, es decir la combinación de plástico y acero. Las mayores opciones de los materiales poliméricos residen en las piezas de carrocería de gran superficie. En efecto, en este caso pueden jugar la baza de su ventaja en cuanto a peso.

Bayer: "proveedor de soluciones" para la industria del automóvil

Con el lema "AUTOcreative", Bayer trabaja en la materialización de ideas innovadoras en el sector de la automoción. Como fabricante líder de polímeros, hace tiempo que ha dejado de considerarse un mero productor de materias primas y actúa como "proveedor de soluciones" global, que suministra productos de gran calidad y al mismo tiempo un paquete completo de asistencia técnica. Aparte de trabajar en el desarrollo ininterrumpido de sus propios productos, Bayer se ocupa del diseño y de la transformación. Ya en las fases más tempranas de un desarrollo, los equipos de expertos internacionales colaboran estrechamente con los clientes del automóvil y de la industria proveedora.

1. (Figura "Aplicaciones en carrocerías de plástico: Pronósticos de cantidades para Europa"): las aplicaciones ya consolidadas, como son los guardabarros, pero también los nuevos desarrollos de techos, capó del motor y puerta lateral, van a incrementar notablemente la participación de los plásticos en la carrocería. 2. (Figura "Comparación de materiales"): Si se comparan con el metal, los plásticos son más ligeros, poseen un mayor potencial de integración y facilitan la realización de piezas tridimensionales de geometría compleja. 3. (Figura "Componentes de protección de peatones")Las series de ensayos realizados con un turismo de serie han demostrado que el sistema de parachoques desarrollado por Bayer cumple ya las principales normas de las futuras directivas de la UE sobre protección de peatones. 4. (Figura "Módulos complejos de portón trasero"). El reto de un módulo completo de portón trasero de plástico consiste en la gran integración funcional.