México apuesta por el desarrollo de materiales ligeros para automotriz

A nivel mundial, la industria automotriz está frente a una era de cambio sin precedentes, marcada por la nueva economí­a de combustible y las normas de emisiones. La producción de vehí­culos ligeros es una de las principales soluciones para cumplir con las regulaciones, sin embargo, es una de las tareas más difí­ciles y México está apostando por el desarrollo de materiales ligeros para uso automotriz.

Para los fabricantes de vehí­culos y sus proveedores, los materiales nunca habí­an sido más estratégicos que ahora, ya que la elección de éstos influye en el costo, la seguridad, el riesgo, el peso, la imagen en el mercado y en las emisiones del automóvil; y hay quienes aseguran que el conocimiento de los materiales significa una ventaja competitiva en la medida en que permite cumplir con los objetivos de calidad y emisiones, y porque son un insumo crí­tico para los procesos de desarrollo de productos.

Como sea, es un hecho que desde hace décadas la sustitución de materiales pesados ​​por plásticos ha contribuido a una reducción del peso global de los autos, pues el porcentaje de plásticos en un vehí­culo medio ha pasado del 6% en 1970, al 16% en 2010, y se espera que alcance el 18% en 2020, según un artí­culo de Mihai-Paul Todor e Imre Kiss, de la Universidad Politécnica de Timisoara, Rumania, publicado en la revista Applied Engineering Letters.

Con la creación del Laboratorio Nacional de Innovación y Desarrollo de Materiales Ligeros para la Industria Automotriz (Laniauto), México quiere participar de este mercado que de acuerdo con la empresa de investigación de mercados, Lucintel, alcanzará un valor de USD 335.000 millones en 2025, con un crecimiento promedio anual de 7% entre 2015 y 2025.

“La principal motivación para la creación de este laboratorio fue precisamente que una de las necesidades importantes que demanda este sector es la fabricación o manufactura de materiales cada vez más ligeros para incrementar la eficiencia en el consumo de combustible y reducir la emisión de gases de efecto invernadero, que es lo que están exigiendo las nuevas regulaciones ambientales a nivel mundial”, dijo en entrevista Ernesto Hernández Hernández, director del nuevo laboratorio.

Y es que a la fecha el acero sigue siendo el principal material con 40% de la demanda del sector automotor, seguido de los aceros de alta resistencia, aunque en los últimos años los polí­meros o plásticos han incrementado su participación, por lo que hoy en dí­a representan 15% del peso neto de un automóvil debido a que sus densidades van del 0,94 g a 1,5 g por centí­metro cúbico (cm³), comparado con el acero que está en el orden de 7 g por cm³.

Los especialistas Mihai-Paul Todor e Imre Kiss explican en su artí­culo que la reducción de peso en la industria automotriz se puede obtener de tres maneras: una es reemplazando materiales de alta densidad por materiales de menor densidad, sin reducir rigidez y durabilidad; la segunda es optimizando el diseño de elementos más pesados y accesorios externos para reducir su peso sin pérdida de funcionalidad; y en tercer lugar, optimizando el proceso de producción.

La industria actual está trabajando en todos los frentes, pero ha concentrado grandes esfuerzos en el desarrollo de nuevos materiales y se espera que a medida que se intensifique la producción de vehí­culos ligeros, los plásticos y los compuestos de polí­mero desempeñarán un papel aún más importante en la industria automotriz hacia 2025 y más allá.

"Esa es la estrategia, implementar cada vez más materiales cuyas densidades sean más bajas, como los polí­meros, pero estos polí­meros deben tener ciertas propiedades de resistencia, de estabilidad térmica, entre otras, y justamente ese es uno de los sectores que más vamos a atacar en el Laniauto; además, es la razón por la que el Centro de Investigación en Quí­mica Aplicada (CIQA) lo está liderando, ya que es el centro lí­der a nivel nacional en desarrollo de materiales", afirmó Ernesto Hernández.

Es por eso que los fabricantes de automóviles y autopartes tienen cada vez más interés en los materiales compuestos, además de su bajo peso, proporcionan resistencia y rigidez, la fatiga y desgaste no son un problema con estos materiales y tampoco se oxidan ni se degradan como las estructuras metálicas.

La desventaja es su costo; en particular, los materiales compuestos de fibra de carbono pueden llegar a costar 20 veces más que el acero; otro problema tiene que ver con la velocidad de producción que no es un obstáculo menor, por lo que es necesario seguir investigando en procesos y soluciones de manufactura más adecuados a las necesidades de los fabricantes de autos.

Las estimaciones de la consultora Lucintel es que los fabricantes de equipo original (OEM) están enfocando sus objetivos de 15% de ahorro de combustible en los materiales ligeros con cerca de 900 libras de ahorro de peso por vehí­culo. Así­ que la oportunidad global para las autopartes hechas con materiales compuestos como techos, toldos, defensas, etcétera, podrí­a alcanzar un valor de USD 27,7 mil millones en 2021, con un crecimiento promedio anual de 5,8% en los próximos seis años.

Capacidades en México

Ante esta perspectiva, es necesario desarrollar tecnologí­a e innovación a nivel nacional en el tema de materiales ligeros con el objetivo de promover, incrementar y asegurar el establecimiento de la industria automotriz en México, para hacer del paí­s un nuevo polo de desarrollo tecnológico adecuado a las necesidades globalizadas del sector.

Y es que una de las preocupaciones de las empresas de proveedurí­a automotriz asentadas en territorio mexicano, a decir de Ernesto Hernández Hernández, es que pese al auge del sector en México y las tres décadas de existencia de esta industria en el paí­s, aún no se ha logrado consolidar una plataforma que fomente la competitividad de las empresas en innovación.

"Todas las innovaciones se siguen haciendo en el extranjero, por ejemplo, en Estados Unidos, Europa y México si bien hay capacidades de personas e investigadores que pueden contribuir, no se habí­a hecho, y este es uno de los esfuerzos que buscamos: que a través de la innovación logremos impulsar este sector estratégico para nuestro paí­s", aseguró.

La creación del Laniauto tiene como objetivo aprovechar todas esas capacidades que se tienen en recursos materiales y humanos en el desarrollo de materiales ligeros para obtener finalmente materiales innovadores que se utilicen en el sector.

En el nuevo laboratorio participarán 40 investigadores de todo el paí­s, pertenecientes al Centro de Innovación Aplicada en Tecnologí­as Competitivas (Ciatec); Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquí­mica (Cideteq); Centro de Investigaciones en í“ptica (CIO); de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL); de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí­ (Uaslp); de la Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC); de la Universidad del Papaloapan (UNPA); de la Universidad Politécnica de Pachuca (UPP); y del Colegio de Estudios Cientí­ficos y Tecnológicos del Estado de Coahuila (Cecytec).

Desde 2012, algunos investigadores del CIQA, que es el que lidera el laboratorio, se han dedicado al desarrollo de soluciones automotrices y han ido generando capacidades para atender las necesidades de las compañí­as del sector. Hoy, por ejemplo, ya se cuenta con servicios de análisis y caracterización de materiales, que es uno de los más solicitados en la industria.

Con el establecimiento formal del Laniauto, estos servicios estarán al alcance de más empresas; pero, además, habrá mayor vinculación con éstas para proyectos de innovación que tengan como objetivo fabricar nuevos componentes, elaborar prototipos, nuevas formulaciones y que una vez caracterizados estén a la disposición de todos los proveedores automotrices.

En la primera fase, Laniauto se concentrará en ofrecer los servicios de análisis y caracterización, pero también en darse a conocer entre las empresas automotrices, por lo que se ha establecido contacto con los diferentes clústeres del paí­s.

Y aunque la sede central del laboratorio estará en las instalaciones del CIQA, en Saltillo, Coahuila, también tendrá un espacio en las nuevas instalaciones del centro de investigación en Nuevo León, que se inaugurarán a finales de este año en el Parque de Investigación e Innovación Tecnológica (PIIT), lo que les permitirá tener mayor contacto con empresas automotrices.

El Laniauto comenzó operaciones en marzo pasado con un presupuesto de dos millones de pesos que se destinarán en su mayorí­a a los proyectos que ya están en marcha. Uno de éstos, encabezado por el propio Ernesto Hernández Hernández, es el desarrollo de materiales con compuestos sustentables, es decir, se usará una matriz polimérica para reforzarla con fibras naturales, o que tenga una matriz biodegradable.

Otra de las lí­neas de investigación es la de compuestos fibro-reforzados, esto es, compuestos que contienen una matriz polimérica y que contienen fibra de carbono, fibra de kevlar o alguna otra fibra de alta especialidad.

"Otro que estamos realizando es un proyecto de espumas que contienen materiales o residuos de fibras naturales, es un proyecto que se tiene tres o cuatro años trabajando con una empresa automotriz; ya tenemos prototipos y precisamente estamos en la etapa de transferencia tecnológica. Estos son materiales que servirán de soporte para los retrovisores de los autos", explicó el director del Laniauto.

Así­ mismo, detalló que una gran parte de los proyectos se van a enfocar en plásticos, sin embargo, abarcarán otros materiales, pues algunos de los colaboradores de la UANL son expertos en el desarrollo de aleaciones y aceros de alta resistencia, y estarán involucrados en proyectos relacionados con nuevas aleaciones y aceros ultraligeros.

En una siguiente fase se planea la adquisición de un tomógrafo de rayos X para realizar pruebas no destructivas de diferentes componentes, desde estructuras simples hasta, por ejemplo, sistemas embebidos con microchips. Se espera tenerlo en uno o máximo dos años, puesto que es una de las principales demandas del sector automotor en México.

Por ahora, el Laniauto cuenta con la infraestructura propia de cada centro de investigación participante como CIQA, que tiene infraestructura para pruebas y caracterización de materiales, pero también están, por ejemplo, los centros Ciatec de Guanajuato, donde se hacen evaluaciones de bolsas de aire y que ya tienen como clientes a Audi y Volkswagen para éstas y otras pruebas.

Lo que es claro, y anticipan los especialistas, es que para desarrollar nuevos materiales, componentes y sistemas automotrices, la manera más efectiva es que toda la cadena de suministro automotriz trabaje conjuntamente.

"Tener un laboratorio como Laniauto es de gran importancia porque de esa manera podemos asegurar en mayor medida la consolidación de esta industria en el paí­s. Si bien México ha crecido en esta industria como un paí­s, digamos, manufacturero, necesitamos que, para que siga generando un mayor derrame económico y las autopartes de los mismos autos tengan un mayor valor agregado, se realicen desarrollos e innovación propia de México, lo que realmente impactará en este sector", advirtió Ernesto Hernández.

Artí­culo proveniente de la revista impresa con el código TP3204-industria.