Apuestas por la sostenibilidad: innovaciones en la industria del plástico

ENGEL, líder en tecnología de moldeo por inyección, impulsa la innovación con compuestos ligeros, reciclaje de piezas compuestas y mega máquinas de moldeo.

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Plásticos: aliados en el avance de la conducción autónoma

La conducción autónoma está impulsando el uso de plásticos en la industria automotriz, en tanto los plásticos ofrecen ventajas clave: son permeables a las ondas sonoras y a la radiación electromagnética, lo que los hace indispensables para los sistemas de conducción autónoma. Es por esto que los plásticos han reemplazado al aluminio y al acero en las partes delanteras y traseras de los automóviles, ya que permiten el paso de las ondas necesarias para los sensores utilizados en estos sistemas.

Para la industria del moldeo por inyección de plástico, la conducción autónoma representa una gran oportunidad. El proceso de moldeo por inyección es eficiente y permite la integración de sistemas de sensores y características electrónicas con un diseño atractivo. ENGEL ha desarrollado la tecnología clearmelt, que combina la decoración en molde con un recubrimiento de poliuretano, ideal para integrar sensores ópticos.

BMW utiliza esta tecnología para producir los paneles en forma de "riñones" del vehículo eléctrico BMW iX. Estos paneles protegen los sensores utilizados en la conducción asistida y futura conducción autónoma. Para garantizar un funcionamiento confiable en invierno, BMW inyecta una película funcional de policarbonato con capacidad de calentamiento y luego la recubre con poliuretano. Esta combinación se utiliza por primera vez en la producción en serie de piezas funcionales exteriores expuestas a un mayor estrés.

Para el desarrollo de este proyecto es necesario el uso de maquinaria y sistemas tales como máquina de moldeo por inyección, robots para manipular las películas y las piezas moldeadas, un sistema de limpieza de películas, una estación de control de calidad y unidades periféricas, suministradas por Engel.

Así mismo, se llevó a cabo un proyecto en el campo de la retroinyección combinada y el recubrimiento por inundación de poliuretano, en el que colaboraron socios como Engel, Leonhard Kurz Stiftung, Schöfer y Votteler Lackfabrik. Este estudio demostró que el recubrimiento por inundación con poliuretano, que es comparable al proceso de pintura en molde, representa solo el 20% del consumo total de energía en el proceso de producción. Esto significa que el proceso integrado ofrece una eficiencia energética significativamente mejorada en comparación con la pintura de las piezas fuera del proceso de moldeo por inyección.

Avances en materiales: Composites termoplásticos para una ligereza eficiente

Engel, en colaboración con empresas asociadas, ha estado desarrollando soluciones compuestas innovadoras en su centro tecnológico interdisciplinario para compuestos ligeros en Austria durante más de una década. El enfoque principal de este desarrollo se centra en procesos integrados y automatizados para una producción rentable a gran escala.

Uno de los aspectos clave del trabajo de desarrollo es el uso de materiales compuestos de fibra termoplástica. Según Füreder, esto se debe a la alta eficiencia de los procesos de procesamiento de termoplásticos y a su mayor sostenibilidad. Al utilizar constantemente materiales termoplásticos, se abre la posibilidad de reciclar las piezas en etapas posteriores.

En el proceso de Engel organomelt, los compuestos preimpregnados de fibra termoplástica, como láminas termoplásticas y cintas UD, se moldean y se les agrega funcionalidad en un solo paso integrado. Para lograr esta funcionalización, se moldean inmediatamente nervaduras de refuerzo o elementos de ensamblaje en el mismo molde después del termoformado, utilizando un termoplástico del mismo grupo de materiales de la lámina termoplástica.

La primera aplicación de producción a gran escala de esta tecnología se implementó en 2018 en Valeo Front End Modules en Smyrna, Tennessee, EE. UU. Utilizando láminas termoplásticas, Valeo Front End Modules fabrica soportes frontales con conductos de aire integrados para un fabricante de automóviles alemán.

La estructura de doble capa permitió la integración directa de los conductos de aire en la estructura de soporte. Las dos mitades del soporte se fabrican en un solo paso. Para ello, las dos láminas termoplásticas se calientan simultáneamente en el horno IR y luego se introducen en el molde, donde se forman y se les agrega funcionalidad.

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Nuevas estrategias de reciclaje para componentes de fibra compuesta

Recientemente, se ha desarrollado un método innovador de reciclaje para piezas compuestas reforzadas con fibra. El objetivo es reintegrar estas piezas en los ciclos de materiales a través de un proceso de reciclaje de un solo grado. Sin embargo, al triturar las piezas, las fibras de vidrio tienden a acortarse. Para producir piezas compuestas de fibra de alta calidad a partir de materiales reciclados, es necesario combinarlos con material de fibra nueva durante el proceso.

El proceso de dos etapas presentado por ENGEL en la feria K 2022 es la base de esta tecnología. Este proceso descompone la plastificación y la inyección en dos pasos independientes pero sincronizados, lo que permite el procesamiento de residuos plásticos en forma de escamas directamente en la inyección, logrando una calidad excelente. Al eliminar un paso completo de procesamiento, este método de dos etapas ahorra energía y trabajo en comparación con el reciclaje tradicional.

Además, ENGEL está integrando una alimentación de fibra de vidrio en la solución de la celda de producción junto con el filtro de fusión, lo que permite mezclar fibras de vidrio frescas y largas antes de inyectar la masa fundida. Con esto, se busca reprocesar piezas compuestas de plástico reforzadas con fibra trituradas y crear piezas automotrices capaces de soportar altas cargas mecánicas.

Pilas de combustible: motores de innovación tecnológica

En Europa, especialmente en el sector de camiones, la tecnología del hidrógeno está siendo promovida con fuerza. En este contexto, proveedores de tecnología le están apostando a procesamiento de elastómeros y caucho de silicona líquida (LSR), en tanto las celdas de combustible requieren sellos que pueden moldearse directamente sobre componentes de metal o plástico, así como pasacables hechos de LSR.

Además, se están explorando soluciones de moldeo por inyección para las placas bipolares, que actualmente son de metal pero podrían reemplazarse por termoplásticos en el futuro. El desafío radica en lograr un espesor de lámina de unas pocas décimas de milímetro, para lo cual se están combinando tecnologías de pared delgada con moldeo por compresión de inyección.

En vehículos eléctricos, híbridos y de pilas de combustible, los termoplásticos están reemplazando cada vez más las láminas de acero y aluminio en las carcasas y bandejas de baterías. Por ejemplo, Envalior está desarrollando una bandeja de batería innovadora hecha de poliamida con alto contenido de fibra de vidrio. El diseño debe poder soportar cargas altas de manera confiable, y debido al volumen y peso de inyección, se requiere una máquina de moldeo por inyección de gran tamaño.

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Máquinas de inyección de alta capacidad: más de 1000 toneladas

En la actualidad, ya están disponibles en el mercado nuevas mega máquinas, con fuerzas de cierre de más de 10.000 toneladas y capacidades de inyección de varios cientos de kilogramos, que permiten la producción de piezas con áreas de superficie y volúmenes especialmente grandes. Además, su amplio espacio de montaje de moldes facilita una integración de procesos más extensa, especialmente en el sector del acristalamiento.

Stefan Engleder destaca el compromiso de Engel como uno de los proveedores en la construcción de una nueva dimensión de máquinas grandes, asegurando que las fuerzas de sujeción y los pesos de inyección mencionados son técnicamente factibles en la actualidad. La capacidad de ensamblaje para estas máquinas se ha creado tanto en la planta de máquinas grandes en St. Valentin, Austria, como en Shanghái, China.