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Un objetivo en común: aumentar la sostenibilidad


14/6/23

En las jornadas ENGEL Mobility Days 2023, que se celebrarán a mediados de junio en Austria con el apoyo de KTM Technologies, expertos y visionarios del sector charlarán sobre los retos y tendencias, las nuevas oportunidades de mercado y las posibilidades tecnológicas en el sector automotriz, la aviación e incluso la movilidad urbana. Esta cita de dos días, con ponentes de primer nivel y exposiciones de máquinas claves para el futuro, aúna y amplía las anteriores conferencias ENGEL trend.scaut y Lightweight Future Day en un nuevo evento de networking.

"Dedicaremos dos días a repensar íntegramente la movilidad", comenta el anfitrión, Stefan Engleder, CEO del grupo ENGEL, al dar la bienvenida a las jornadas ENGEL Mobility Days 2023 a los más de 500 invitados en el Centro de Diseño de Linz. La movilidad es cada vez más diversa, y esto se refleja, no solo en la lista de participantes, sino también en el programa de las jornadas. En las conferencias se hablará del transporte individual en coche, moto o patín eléctrico, así como del transporte público en autobús, tren, peoplemover o taxi aéreo, además de la aviación y los conceptos de movilidad logística, que abarcan desde los camiones clásicos hasta los drones. Todos los ámbitos de la movilidad tienen un objetivo común: lograr un diseño más sostenible.

Las tendencias de los nuevos conceptos motrices o de la conducción autónoma están cambiando en gran medida las exigencias de la movilidad y, en algunos casos, se precisan conceptos de materiales y fabricación completamente nuevos. Esto abre grandes oportunidades a la industria del moldeo por inyección. "En la movilidad del futuro, los plásticos desempeñarán un papel aún más importante", subraya Franz Füreder, jefe de la unidad de negocio automotriz de ENGEL. "Los polímeros son per se materiales ligeros y favorecen el ahorro de energía y materias primas. Se pueden procesar con moldeo por inyección de forma muy eficiente, lo que pone las tecnologías innovadoras al servicio del mercado de masas". En ENGEL Mobility Days 2023 se mostrarán numerosos ejemplos al respecto.

La conducción autónoma fuerza el uso de plásticos

Michael Fischer, jefe de la unidad de negocio de desarrollo tecnológico de ENGEL, destaca otra ventaja del grupo de materiales: "Los plásticos son permeables a las ondas sonoras y a la radiación electromagnética, por lo que son indispensables para la conducción autónoma". La conducción autónoma abarca temas como la conectividad, la comunicación entre los vehículos y con otros usuarios de la carretera y el medio ambiente. Los sensores empleados para ello utilizan métodos electromagnéticos y acústicos. Por ejemplo, los sensores de distancia trabajan con ultrasonidos, la regulación de la velocidad adaptativa con radares y los asistentes de visión nocturna con infrarrojos.

"Los plásticos dejan que pasen todas estas ondas y, por tanto, ya han desbancado al aluminio y al acero en la parte delantera y trasera de los automóviles", afirma Fischer. "La conducción autónoma constituye una gran oportunidad para el moldeo por inyección del plástico. Más eficaz que cualquier otro método de procesamiento de plásticos, el moldeo por inyección permite combinar la tecnología de sensores y la funcionalidad electrónica con un diseño estético".

ENGEL ha desarrollado la tecnología clearmelt, un proceso de dos componentes que combina la IMD (In-Mould Decoration) con el recubrimiento de poliuretano. "El recubrimiento de poliuretano en el molde permite lograr una superficie lisa y completamente reproducible con un grosor de pared uniforme", comenta Fischer: "esto hace que la tecnología esté predestinada para la integración de los sensores ópticos".

BMW en Landshut produce con esta tecnología, en una sala limpia, parrillas tipo riñón para el BMW iX eléctrico. La electrificación de los motores ha otorgado una nueva función a lo que antes era la parrilla del radiador, un elemento que, en todos los modelos de BMW, exhibe el diseño característico de la marca. Las parrillas tipo riñón protegen los distintos sensores que se emplean en la conducción asistida y que, en el futuro, permitirán la conducción totalmente autónoma. Para que los sensores funcionen también de forma confiable en invierno, BMW inyecta, mediante un proceso integrado, policarbonato sobre una película funcional calentable, que luego se recubre de poliuretano. Visto que ya existen varias aplicaciones para el interior de los vehículos, BMW emplea por primera vez la inyección trasera de película, combinada con el recubrimiento de poliuretano, en la producción en serie de componentes funcionales para exteriores sometidos a esfuerzos intensos". Los componentes electrónicos delicados están bien protegidos bajo la superficie de poliuretano resistente a los rasguños. El brillo intenso y el efecto de profundidad, que incluso se logra con una capa fina de poliuretano, otorgan a la pieza una apariencia muy elegante. ENGEL es el proveedor integral para este ambicioso proyecto. La celda de producción incluye una máquina de moldeo por inyección ENGEL duo combi M con una mesa rotativa horizontal, dos robots articulados grandes para manipular las películas y las piezas terminadas, un sistema para limpiar las películas, una estación de comprobación para realizar un control de calidad en línea y unidades periféricas con tecnología para la alimentación de poliuretano.

ENGEL colabora con socios de desarrollo en el campo de la inyección trasera combinada con recubrimiento de PUR, como las empresas Leonhard Kurz Stiftung, Schöfer y Votteler Lackfabrik, entre otras. En el marco de un estudio de proyecto, las empresas colaboradoras lograron demostrar que el recubrimiento con poliuretano, que se corresponde con la pintura en molde en términos de tecnología de proceso, solo representa el 20% del gasto energético total del proceso de producción. De esta forma, el proceso integrado es claramente más eficiente que la pintura independiente del moldeo por inyección en los componentes.

Proceso eficiente de construcción ligera de compuestos con termoplásticos

A la hora de alcanzar los objetivos de protección climática la construcción ligera juega un papel clave. Con su propio centro tecnológico interdisciplinario para compuestos para construcción ligera en el centro de producción de St. Valentin (Austria), ENGEL lleva más de diez años desarrollando soluciones innovadoras para compuestos de la mano de otras empresas. El objetivo primordial de desarrollo es lograr procesos automatizados para producir series grandes de forma rentable.

Una de las claves del trabajo de desarrollo es el uso de materiales compuestos de fibra termoplásticos. "Los motivos para ello son, por un lado, la consecución de procesos muy eficaces de tratamiento de termoplásticos y, por otro, el aumento de la sostenibilidad", afirma Füreder. La estrategia consistente en materiales termoplásticos prepara el camino para el posterior reciclaje de los componentes.

En el proceso organomelt de ENGEL se conforman y acondicionan, en un solo paso de trabajo, preformas de compuestos de fibra termoplástica, por ejemplo, las láminas termoplásticas y las cintas unidireccionales. Las costillas reforzadas o los elementos de montaje se inyectan inmediatamente después del conformado en el mismo molde con un termoplástico del grupo de materiales de la matriz de la lámina termoplástica.

La primera aplicación a gran escala de esta tecnología se inició en 2018 en Valeo Front End Modules, en Smyrna, Tennessee (EE. UU.). Partiendo de láminas termoplásticas, se fabrican elementos portantes frontales con conductos de aire integrados para un conocido OEM alemán. La solución llave en mano que ENGEL suministró para la producción de grandes series totalmente automatizada consistía en una máquina de moldeo por inyección ENGEL duo 1700, tres robots articulados ENGEL easix para la preparación de un gran número de insertos metálicos y para la manipulación de láminas termoplásticas, un robot lineal ENGEL viper 90 y un horno de infrarrojos ENGEL.

La estructura de doble envoltura permitió integrar los canales de aire directamente en la estructura portante. Las dos medias cáscaras se producen en un proceso One Shot. Para ello, las dos láminas termoplásticas se calientan simultáneamente en el horno de infrarrojos y se colocan en el molde, donde se conforman y se sobremoldean.

Reciclaje innovador para componentes de fibra termoplástica

El reciclaje de componentes de material compuesto reforzados con fibra es otro punto fuerte del desarrollo en el centro tecnológico para compuestos para construcción ligera de ENGEL. "En el futuro, esperamos que el reciclaje de automóviles reintegre en los ciclos de materiales muchos componentes reforzados con fibra de vidrio fabricados con poliamida y polipropileno. Sin embargo, cuando los componentes se trituran, las fibras de vidrio se acortan. Para volver a producir componentes de fibra termoplástica de alta calidad a partir de los materiales recuperados se ha de añadir nuevo material de fibra al procesar el material reciclado", explica Fischer. "Aquí trabajamos en un concepto que permita ajustar las propiedades del material de forma muy eficaz".

La base es el nuevo proceso de dos etapas que ENGEL presentó en la feria K2022. La celda de producción divide el plastificado y la inyección en dos pasos que están sintonizados, pero que son independientes para poder integrar entre las dos unidades un filtro de masa fundida y una unidad de desgasificación. Con esta estrategia se logra tratar los residuos de plástico como hojuelas directamente tras la molienda en el moldeo por inyección con una excelente calidad. Dado que se omite un paso completo del proceso —la regranulación— el proceso de dos etapas ahorra mucha energía y mano de obra en comparación con el reciclado convencional. Para poder volver a transformar los componentes de plástico compuesto reforzado con fibra ya triturados en componentes de vehículos que puedan soportar elevadas cargas mecánicas, ENGEL integra ahora en el concepto de celda, además del filtro de masa fundida, una alimentación de fibra de vidrio. Se añaden fibras de vidrio largas nuevas antes de inyectar la masa fundida. "Ahora estamos en la fase de pruebas", comenta Fischer. "Los primeros resultados son prometedores".

Las celdas de combustible impulsan la innovación

Las tecnologías de propulsión alternativas abren también nuevos horizontes para la industria del moldeo por inyección. "La tecnología del hidrógeno está registrando un auge especial en Europa, sobre todo en el sector de los camiones", explica Fischer. "El proyecto en conjunto entre Cellcentric, Daimler Truck y el grupo Volvo combina la experiencia de estas empresas en el desarrollo y la producción de sistemas de pila de combustible, y han elegido a ENGEL como uno de sus proveedores tecnológicos".

La competencia de ENGEL en el tratamiento de elastómeros, y en particular de silicona líquida (LSR), es decisiva en este caso. Las celdas de combustible requieren muchas juntas, y algunas de ellas se moldean directamente sobre componentes de metal o plástico. Además, se usan pasacables producidos con LSR.

Las placas bipolares, que se necesitan por cientos en cada pila de combustible, son de metal, pero Fischer está convencido de que el material podría cambiar a largo plazo. "Estamos desarrollando soluciones de moldeo por inyección para placas bipolares con termoplásticos". El reto es alcanzar un espesor de placa de unas décimas de milímetro y, para ello, combinamos tecnologías de pared delgada con el moldeo por inyección-compresión".

Los termoplásticos también están sustituyendo cada vez más a las chapas de acero y aluminio en las carcasas y bandejas de las baterías de los vehículos eléctricos, híbridos y con batería de combustible. Por ejemplo, Envalior —surgida de DSM Engineering Materials y de la unidad de negocio High Performance Materials de Lanxess— está desarrollando un nuevo tipo de bandeja para baterías en poliamida con un alto contenido en fibra de vidrio. El grosor de pared es de menos de 7 mm con un peso por unidad de 60 kg. "El reto consiste en poder soportar con estabilidad las elevadas cargas en el diseño del plástico", explica Fischer. "Además, dado el gran volumen de los componentes y el alto peso de inyección se requiere una máquina de moldeo por inyección de gran magnitud". Hemos pensado en una ENGEL duo con 8,000 toneladas de fuerza de cierre".

Máquinas de moldeo por inyección con 10,000 toneladas y más

Aunque las máquinas grandes de moldeo por inyección ENGEL duo alcanzan desde hace tiempo fuerzas de cierre de hasta 5,500 toneladas de manera estándar, ENGEL ha ampliado la serie para las nuevas aplicaciones en el sector de la movilidad, y también para otras industrias. Además de componentes especialmente voluminosos y de gran superficie, estas nuevas megamáquinas, con un espacio de montaje del molde extremadamente grande, permiten una integración de procesos aún más amplia, por ejemplo en el área del acristalamiento.

"En la actualidad, ya es técnicamente posible alcanzar fuerzas de cierre de más de 10,000 toneladas y pesos por inyectada de varios cientos de kilogramos“, indica Stefan Engleder, mientras resalta el compromiso de ENGEL con la construcción de nuevas máquinas grandes. "Para ello, en la planta de máquinas grandes de St. Valentin (Austria), así como en Shanghai (China), hemos generado la capacidad de montaje necesaria para ello. En todo el mundo, ayudamos a nuestros clientes a superar los retos de la movilidad".

Las parillas tipo riñon del nuevo BMW iX se producen dentro de una celda de producción ENGEL altamente integrada en un cuarto limpio. Es la primera vez que la inyección trasera de película, combinada con el recubrimiento de poliuretano, se aplica a la producción en serie de un elemento para el complejo exterior de un vehículo. (Imagen: Grupo BMW)

Con el proceso organomelt de ENGEL, Valeo Front End Modules en Smyrna, Tennessee, produce elementos portantes frontales con conductos de aire integrados para un conocido OEM alemán. (Imagen: ENGEL)

El nuevo proceso de dos etapas de ENGEL separa la plastificación de la inyección. Esto abre nuevos horizontes para el reciclaje de componentes reforzados con fibra de vidrio larga. (Imagen: ENGEL)

Los constructores de camiones, en particular, tienen la vista puesta en la tecnología del hidrógeno. (Imagen: iStock)

Las pilas de combustible constan de varios cientos de placas bipolares, que requieren innumerables juntas. (Imagen: iStock)

Para las nuevas aplicaciones en movilidad se precisan, en ocasiones, máquinas de moldeo por inyección particularmente grandes. ENGEL construye megamáquinas con fuerzas de cierre de más de 10,000 toneladas. (Imagen: ENGEL)

El amplio espacio de montaje del molde —en este caso de una máquina de moldeo por inyección con una fuerza de cierre de 8,000 toneladas— abre nuevas posibilidades para producir componentes muy grandes, por un lado, y para procesos totalmente integrales, por otro. (Imagen: ENGEL)

El amplio espacio de montaje del molde —en este caso de una máquina de moldeo por inyección con una fuerza de cierre de 8,000 toneladas— abre nuevas posibilidades para producir componentes muy grandes, por un lado, y para procesos totalmente integrales, por otro. (Imagen: ENGEL)

Andreas Spicker

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