Tape-Sandwich para lograr más rigidez con menos peso y menores costos de producción

Las jornadas ENGEL Mobility Days 2023 se celebrarán en Austria a mediados de junio con el apoyo de KTM Technologies y girarán en torno a la transformación y la sostenibilidad. Durante dos días, los expertos del sector debatirán soluciones para la movilidad del futuro. Entre ellas, un estreno mundial: una base para asiento de motocicleta producida con el nuevo procedimiento Tape-Sandwich. ENGEL y KTM Technologies se han asociado para desarrollar este método, que permite combinar una gran rigidez con un diseño de componente compacto y un peso ligero. Todo ello con costos óptimos. Ahora, esta nueva tecnología compuesta también puede ser usada por otras empresas además de los dos socios.

El objetivo de este trabajo de desarrollo conjunto era diseñar una base para asientos de motocicleta más compacta y ligera que tuviera por lo menos las mismas características del componente. Hans Lochner, Teamleiter Material and Applications de KTM Technologies en Anif, Salzburgo, explica ese desafío con las siguientes palabras: "Cada vez alojamos más componentes electrónicos en los vehículos, y para ello necesitamos espacio". Debido a la electrificación de los sistemas de propulsión, esta tendencia no solo afecta a los fabricantes de equipos originales para motocicletas, sino a todo el sector de la movilidad.

Para ofrecer valor añadido a los mercados de volumen, es necesario un método de producción que optimice los costos. Para obtenerlo, ENGEL y KTM Technologies han combinado sus capacidades. ENGEL ha aportado su pericia en tecnologías de producción para construcción ligera y en industrialización y KTM Technologies, por su parte, ha asumido la concepción y el desarrollo de una tecnología específica para el producto. El tercer socio participante ha sido la empresa constructora de herramientas Feronyl, con sede en Bélgica.

Hasta ahora, las bases de los asientos de las motocicletas KTM eran piezas moldeadas por inyección puramente termoplásticas. La rigidez necesaria se lograba mediante refuerzos geométricos, por ejemplo nervaduras, y el resultado era un grosor de componente relativamente grande: hasta 9 mm. A fin de reducir el espacio necesario para el montaje y agrandar el reservado a la electrónica, KTM Technologies examinó de cerca materiales compuestos y métodos de producción y desarrolló un proceso de producción que destaca por su gran eficiencia. El resultado es la tecnología Tape-Sandwich.

"En el proceso Tape-Sandwich, trabajamos con materiales de refuerzo de una capa muy delgados —por ejemplo cintas y tejidos con matriz de polipropileno— que se colocan sin calentamiento previo en las dos mitades de la cavidad del molde antes de llenar esta de polipropileno", explica Franz Füreder, Vice President Automotive & Mobility de ENGEL en la planta matriz de Schwertberg, Austria. "Debido a las características mecánicas específicas de la estructura Sandwich, en el caso de las bases para asiento de motocicleta ya podemos lograr la rigidez necesaria con una cinta UD de una capa. Gracias a ello, el procedimiento Tape-Sandwich consume mucha menos energía y puede realizarse con una instalación tecnológicamente más sencilla que la que habitualmente se usa para procesar compuestos de fibras de plástico. El resultado son costos de producción mucho más bajos".

La base para asiento es una demostración de la capacidad de esta tecnología: en ella se ha reducido un 66% el espacio necesario para el montaje y cerca de un 26% el peso, todo ello manteniendo la misma rigidez. "La nueva estructura Sandwich —en la que las fibras de refuerzo tienen la mayor distancia posible respecto a la fibra neutra— ofrece la máxima rigidez y, al mismo tiempo, minimiza las fibras necesarias", afirma Lochner.

Otra ventaja de la construcción Sandwich es que permite usar termoplásticos estándar en componentes sometidos a grandes esfuerzos mecánicos, puesto que la capacidad de rendimiento del componente se controla únicamente por medio de la estructura de cinta. También eso mejora la eficiencia de costos.

Las empresas desarrolladoras de esta tecnología han ensayado con diferentes materiales de moldeo por inyección: además del PP convencional de origen fósil, han probado tipos de PP de origen vegetal y reciclados. Además, han averiguado el potencial de calentamiento global (Global Warming Potential, GWP) de cada una de las combinaciones de materiales. En comparación con el producto de serie (un asiento fabricado enteramente con PP de origen fósil), el valor GWP del producto obtenido con tecnología Tape-Sandwich es un 27% más pequeño aunque también se use PP obtenido del petróleo. Este valor se alcanza gracias, únicamente, a la reducción de material. Si se utiliza polipropileno procedente de fuentes renovables, el valor GWP disminuye un 85%. El peso del componente ha disminuido en cada caso un 26%. Esto es posible porque incluso los componentes muy delgados alcanzan una gran rigidez.

Vista en conjunto, la reducción de gases de efecto invernadero también se logra aplicando consecuentemente el concepto "monoplástico". Empleando cintas con matriz de PP, se obtienen componentes que pueden reciclarse al final de su vida útil. "Con este avance, ofrecemos una solución asequible y sostenible para la movilidad del futuro", subraya Füreder.

Inicialmente, la tecnología Tape-Sandwich se utilizará para fabricar componentes destinados a las motocicletas marca KTM. Asimismo, ENGEL y KTM Technologies prevén muchas otras aplicaciones de construcción ligera en las más diversas disciplinas relacionadas con la movilidad. Ambas empresas ofrecen conjuntamente el procedimiento Tape-Sandwich y desarrollan soluciones adaptadas con exactitud a la aplicación respectiva.

ENGEL y KTM Technologies han organizado conjuntamente las dos jornadas Mobility Days. Este evento reunirá en Linz y en St. Valentin (Austria) a más de 500 expertos procedentes de diversas industrias como lo es la Automotriz, Micromovilidad, Aeronáutica y Transporte. Con un interesante programa de conferencias y la exhibición de máquinas avanzadas, estas jornadas fomentarán el intercambio de ideas y experiencias entre diversos sectores.