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Unos componentes ligeros de varios materiales para coches y aviones

Un grupo de científicos y expertos de la industria han desarrollado un proceso de fabricación híbrido para materiales compuestos de acero y fibra de carbono. Su técnica ayudará a ahorrar energía y recursos.

Tecnologías industriales

Dada la creciente necesidad de reducir las emisiones de CO2, los fabricantes de automóviles y aeronaves se centran cada vez más en el uso de materiales ligeros para reducir el peso y, con ello, el consumo de combustible. Con el fin de atender la demanda cada vez mayor de este tipo de componentes, el proyecto ComMUnion, financiado con fondos europeos, ha desarrollado unos procesos y soluciones industriales rentables para obtener un diseño híbrido ligero combinando materiales compuestos de matriz metálica y polimérica. En una nota de prensa del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Producción (Fraunhofer IPT), uno de los institutos de investigación del socio del proyecto Fraunhofer-Gesellschaft, se explica: «El nuevo proceso de fabricación híbrido se basa en una combinación de texturizado láser y colocación de cinta asistida por láser. Para este fin, los componentes se preprocesan primero con el láser para darles una estructura superficial rugosa y definida especialmente desarrollada». A lo que se añade: «La superficie texturizada permite que los materiales ligeros termoplásticos reforzados con fibra, que posteriormente se utilizarán para rigidizar, se unan directamente al componente de acero. La unión es mecánica, de forma que se elimina cualquier necesidad de tratamiento previo o promotores de adhesión adicionales, como adhesivos o agentes adhesivos».

Potencial de fabricación en serie

Gracias al proceso combinado, «para consolidar el material tras colocar la cinta, no se necesitan más postratamientos como operaciones de curado», según la misma nota de prensa. Esto significa que la técnica es especialmente adecuada para la fabricación en serie. «Además, el calor localizado con precisión reduce la distorsión y las tensiones residuales al unir los dos materiales. El proceso de texturización láser, que se ha desarrollado en el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (Fraunhofer ILT), también puede aplicarse de forma reproducible a la superficie de metal, concretamente en los lugares en que se necesitan texturas. Además, el láser no está sujeto al desgaste de ninguna herramienta».

Aplicaciones industriales

Según se indica en la nota de prensa, los investigadores que participaron en el proyecto han fabricado «un estribo híbrido ligero, una pieza de carrocería para la industria del automóvil, con el fin de probar la funcionalidad del proceso de combinación». El proyecto ComMUnion (Net-shape joining technology to manufacture 3D multi-materials components based on metal alloys and thermoplastic composites) finalizó en mayo de 2019. Se puso en marcha con el fin de crear un sistema robotizado para desarrollar procesos de unión y ensamblaje para componentes de múltiples materiales. Según un vídeo que resume los principales logros del proyecto, se ha reducido entre un 7 y un 15 % el uso de materiales básicos de elevado coste en comparación con los procesos de fabricación actuales. ComMUnion ha ayudado además a aumentar el rendimiento mecánico de los componentes en hasta un 30 % sin costes adicionales. Esta mejora se debió al refuerzo de las superficies metálicas texturizadas con cintas termoplásticas reforzadas con fibra de carbono. Además, los ahorros de combustible se han materializado gracias a una reducción del peso de los componentes de hasta el 10 y el 15 % en vehículos y aviones, respectivamente. El proceso de fabricación de ComMUnion ha ayudado asimismo a reducir más del 10 % el impacto medioambiental y la huella de carbono de determinados componentes, tal y como se explica en el mismo vídeo. Para más información, consulte: Sitio web del proyecto ComMUnion

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España

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