05 mayo 2008

Reducción del peso en automoción utilizando magnesio y aluminio

La reducción del peso es una estrategia de mejora en la fabricación de máquinas y otros equipos industriales, y el principal motivo es que de esta forma conseguimos disminuir el coste que conlleva mover equipos más pesados. En este artículo exponemos algunas ideas sobre el uso de magnesio y aluminio para reducir el peso de objetos metálicos, y para ello nos basamos en la estrategia que está ahora poniéndose de moda entre los fabricantes de vehículos. En efecto, los fabricantes están aceptando de buena gana asumir los costes que supone utilizar materiales de alto rendimiento, hechos de plástico reforzado con fibra de carbono o magnesio, y el motivo es la carrera que se ha desatado entre fabricantes para lanzar al mercado un coche eléctrico competitivo en un plazo de dos años. Conseguir coches eléctricos ligeros supone que las baterías permitirán mayor movilidad, o podremos utilizar baterías de menor peso. Todo se está investigando y replanteando para conseguir coches eléctricos competitivos: nuevos materiales, nuevos procesos y nuevas tecnologías de ensamblaje; y con la ayuda del precio del petróleo, es muy posible que en poco tiempo veamos por fin en nuestras calles coches eléctricos. Algunos de los cambios más destacables serán el uso de policarbonato en vez de vidrio en el techo y parte trasera, un incremento en el uso de plástico moldeado en los paneles de la parte central del vehículo, acero de alto rendimiento en láminas más finas y un uso mucho mayor de aluminio y magnesio. El ahorro en peso es ya significativo en los nuevos modelos de vehículos, por ejemplo, Ford informa los siguientes ahorros para el modelo Focus de 2008.
  1. Frenos: Se utiliza aluminio de alta resistencia para sustituir al acero en los calibradores del freno delantero. Ahorro de peso: 3,40 kg.
  2. Respaldos de asientos: Se utiliza el proceso moldeado por soplado, que crea estructuras huecas y rígidas en el respaldo del asiento. Ahorro de peso: 4,85 kg.
  3. Suelo: Otro proceso de plásticos alternativo, moldeo por compresión, se usa como capa base del enmoquetado. Ahorro de peso: 1,36 kg.
  4. Sistema de refrigeración: El sistema de refrigeración es todo nuevo. Ahorro de peso: 1,63 kg.
  5. Compresor de acondicionado de aire: Se ha conseguido un nuevo diseño que proporciona más capacidad y es más ligero. Ahorro de peso: 0,54 kg.
  6. Cuerpo central: El cuerpo central del nuevo Focus es más rígido y ligero, debido al uso de acero de alta resistencia y nuevos adhesivos estructurales. Ahorro de peso: 1,68 kg.
  7. Tren transmisor de potencia: Los módulos de control del motor y transmisión están relocalizados en el compartimiento del motor y el control de admisión es ahora electrónico.
  8. Ruedas: Dos tercios de los vehículos usan ruedas de aluminio, consiguiendo de esta forma un ahorro de 9,98 kg.

Ford ha liderado en los últimos años el incremento del uso de aluminio y magnesio para reducir el peso y esta estrategia se extenderá en los próximos años. El cambio supone que las piezas de aluminio sean un 40-50 % más ligeras que sus equivalentes en acero. Pero los cambios están extendiéndose a otras marcas. De hecho, ocho modelos que debutaron en la última Feria del automóvil de Francfurt han hecho intensivo el uso del aluminio. Audi A4, por ejemplo, usa aluminio para su sistema de gestión de impactos. Audi está modificando también los parachoques traseros en el R8, pero esta vez utiliza un nuevo sistema de poliuretano (Bayflex 180) para ajustar el aluminio. Ford espera aumentar el uso de compuestos de alta resistencia en sus aplicaciones frontales y traseras, pero no plantea cambios sustanciales introduciendo compuestos reforzados con fibra de carbono. El principal problema es que la fibra de carbono es aún cara, y existen aún algunos problemas técnicos. Otra solución al recorte del peso es la planteada por Automotive Composites Alliance, que ha desarrollado un prototipo de sedan utilizando compuestos termoestables para conseguir disminuir el peso. Un análisis del estudio mostró que donde pueden integrarse partes metálicas, el plástico moldeado ofrece ventajas, incluyendo la disminución del número de piezas. Por ejemplo, seis-ocho piezas estampadas en una estructura compleja pueden sustituirse por una sola pieza estructural fabricada con un compuesto de baja densidad. Se reduce el peso en un 50 % y el coste de trabajos en máquina herramienta en un 70 %. También General Motors, el otro gigante de automoción también está explorando cómo incrementar el uso del plástico en sus vehículos, aunque no es fácil a los compuestos competir con las tecnologías existentes. Respecto a Chrysler, actualmente usa fibra de carbono en el Viper ACR 2008, aunque sólo en algunas piezas, por el coste de la fibra de carbono. Un consorcio dentro de USCAR está trabajando en un proyecto dirigido a reducir el coste de la fibra de carbono. Los datos técnicos de este artículo proceden del número de abril-2008 de la revista Design News.

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