Automóvil

Automotriz

En su etimología, "automotriz," se compone del griego “αυτος” (autos) uno mismo y de “motriz” que se puede mover compuesto de “motor”. La ingeniería automotriz, también llamada automotriz, es un conjunto de compañías (armadora) y organizaciones relacionadas en las áreas de la ingeniería de vehículos que agrega elementos de mecánica, electricidad, electrónica y software de ingeniería de seguridad al diseño de un vehículo motorizado en la práctica sigue el desarrollo, la manufactura, el marketing y las ventas de automóviles. El trabajo de un ingeniero automotriz se divide en tres categorías:

diseño
Investigación y desarrollo
producción

Industria automotriz

La industria automotriz (de inglés automotive) es el tercer sector consumidor de polímeros más importante después del embalaje y la edificación y construcción. edificación y construcción. Cada año se producen alrededor de 57 millones de automóviles nuevos en todo el mundo, y el mercado automotriz es el tercer sector más grande para el uso de plásticos en Europa. Aunque los plásticos se utilizan cada vez más en los automóviles, se consideran caros en comparación con los materiales tradicionales como el acero. Industria automotriz, todas aquellas compañías y actividades involucradas en la fabricación de vehículos motorizados, incluyendo la mayoría de los componentes, como motores y carrocerías, pero excluyendo neumáticos, baterías y combustible. En 1979 los automóviles se construían usando un promedio de 4.4% de materiales plásticos, o sea alrededor de 80 kilogramos/automóvil. En 1980, este porcentaje subió hasta 10% del peso total, o sea 120-145 kilogramos/automóvil. Los ingenieros automotrices son responsables de diseñar los mecanismos y sistemas de un vehículo terrestre. Están involucrados en el diseño completo del ciclo de vida del producto, desde la concepción hasta la fabricación de sistemas automotrices. Ingenieros de automoción buscan posibles problemas. Los ingenieros automotrices diseñan y prueban sus mecanismos de seguridad, estructuras, motores, sistemas de frenos, transmisiones y sistemas de combustible a través de sistemas informáticos. El trabajo de una casa automotriz se divide en categorías:

Under bonnet
Power train
Interior
Exterior
E&E

Actualmente, hay alrededor de 30.000 piezas en un vehículo, de las cuales 1/3 están hechas de plástico. Actualmente existen alrededor de 39 tipos diferentes de plásticos y polímeros básicos que se utilizan para fabricar un automóvil. Los más comunes (aproximadamente el 66% del plástico utilizado en los automóviles) son el polipropileno (PP) (32%) (p. Ej., Parachoques, fibras de alfombras aislantes de cables, etc.), poliuretano (PU) (17%) (p. Ej., asientos de espuma, paneles de aislamiento, casquillos de suspensión, cojines, compuestos eléctricos, etc.) y cloruro de polivinilo (PVC) (16%) (por ejemplo, paneles de instrumentos, cables eléctricos, tuberías, puertas, etc.) 6. Una variedad de otros plásticos y polímeros, incluidos los plásticos de ingeniería, también se utilizan y combinan para otras piezas de automóviles (por ejemplo, acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), poliamidas (PA), poliestireno (PS), polietileno (PE), polioximetileno (POM) , policarbonato (PC), acrílico (PMMA), etc.).Los usos más importantes de los plásticos en los automóviles son la fabricación de paneles de carrocería, puertas, alerones, faros, luces traseras y laterales, molduras, molduras de las ruedas y partes de las barras de techo. En el futuro, el acristalamiento será mucho más importante. Se espera un mayor uso de plásticos en molduras laterales, lentes y carcasas de luz, junto con ciertas partes estructurales como el piso. Los modificadores de impacto pueden permitir que los plásticos de ingeniería cumplan funciones más exigentes y sobrevivan a temperaturas muy bajas. Los paneles del cuerpo también serán más importantes. Los materiales híbridos metálicos / compuestos (plásticos reforzados) son un posible paso intermedio para las carrocerías de automóviles totalmente de plástico. Ya se están utilizando termoplásticos de fibra larga en los protectores debajo de la carrocería, paneles de carrocería pintables y los bastidores de vehículos todo terreno. Alrededor del 95% de toda la producción de termoplásticos de fibra larga se destina actualmente a vehículos. Los paneles del cuerpo también están hechos de compuestos de moldeo de láminas pintables, basados en polímeros termoestables. Sin embargo, el acero sigue siendo más barato para los modelos de alto volumen.

Factores

Los factores que se tienen en cuenta a la hora de diseñar un vehículo van evolucionando con el tiempo, así como los materiales utilizados, que van ofreciendo nuevas características técnicas y nuevas aplicaciones. Los nuevos plásticos o la mejora de los existentes a través de aditivos y combinaciones entre ellos, así como las nuevas tecnologías de su transformación, amplían cada día el número de usos de los plásticos, ya no sólo hablando del automóvil, sino de muchos otros productos pertenecientes a otros sectores, como la construcción, el hogar, el textil/calzado, etc. En la actualidad, uno de los factores más importantes del diseño de vehículos, a parte del aspecto económico, es la constante de los fabricantes de automóviles en la reducción del peso. Existen otros factores que también influyen en la decisión del material a utilizar, entre las que se encuentran las propias características que ofrece el material, las posibilidades de diferentes diseños o formas geométricas más o menos complicadas, el aumento de la protección contra la corrosión, la disponibilidad de medios adecuados para trabajar con los materiales y la posibilidad de su reciclaje e impacto medioambiental, en los que ha jugado un papel importante la Directiva sobre tratamiento de Vehículos Fuera de Uso (VFU). Al hacer un estudio de los tipos de materiales utilizados en la fabricación de las piezas que componen un vehículo, nos encontraríamos que aproximadamente más de un 70% del peso del vehículo correspondería a materiales metálicos, y un 14% serían materiales plásticos. Actualmente, la utilización de plásticos en un vehículo se sitúa alrededor de un 17% (180Kg), en base al peso del vehículo y considerando un vehículo de tamaño medio (se hablaría de un 14%, si no se incluyesen los neumáticos). Se prevée que este valor aumente en el tiempo, según los estudios realizados y en vista de los avances en el campo de la transformación de plásticos, que permitirán fabricar piezas cada vez más complejas, con plásticos de elevadas prestaciones y a un coste económico aceptable.

Distribución de estos plásticos

La distribución de estos plásticos según diferentes partes o sistemas en las que se puede dividir un vehículo, es aproximadamente la siguiente:

En los interiores del carro se observa el mayor porcentaje de utilización, el plástico es el material mayoritario a la hora de revestir el interior del habitáculo de pasajeros, ejemplos de estas piezas son los revestimientos de puertas, montantes y techo, otras piezas también incluidas dentro del habitáculo, son el panel de instrumentos o el acolchado de los asientos. En la fabricación del panel de instrumentos, los plásticos han permitido el diseño de formas complicadas a las que se les concede un papel muy importante a la hora de juzgar la estética del interior del vehículo, y que suponen una línea de marketing para los constructores.

Mayor porcentaje de utilización se encuentra en la carrocería, de la cual en la panelería y los acabados externos se podría poner como ejemplos de piezas, a los paragolpes, las rejillas, molduras y spoilers, carcasas de faros, tapacubos y guardabarros, entre otras. La utilización de plástico en la panelería exterior aporta la ventaja frente al acero, de un mejor comportamiento frente a los impactos a baja velocidad y una reducción del peso de las piezas. La aplicación en este caso de los plásticos ha llevado a fabricar toda la panelería exterior de algunos modelos totalmente en plástico. Para el caso de los paneles verticales, los plásticos con los que se obtiene un mejor resultado son con los termoplásticos transformados por inyección, con los que se consigue unos buenos acabados superficiales y a un coste razonable. Sin embargo para los paneles horizontales que necesitan una buena rigidez y un buen comportamiento a temperaturas elevadas, se utilizan los termoestables reforzados con fibra, aunque presentan una mayor fragilidad frente a impactos. En la estructura de la carrocería todavía se necesita una mejora importante en lo referente a los procesos de transformación y unión, así como al coste económico que supone la utilización de materiales adecuados para las piezas estructurales (termoplásticos con fibra transformados por compresión, perfiles de termoestables o termoplásticos extruidos con fibra continua, etc), la utilización de estos materiales todavía es muy cara, en relación con los materiales utilizados hasta ahora, los metales.

Selección de materiales

La importancia de la selección de materiales en el proceso de desarrollo de productos ha sido bien reconocida desde las últimas décadas. Desarrollar un método sistemático para seleccionar el mejor material no es una tarea fácil porque el mejor material está determinado por una serie de factores que influyen en el proceso de selección. Hay dos razones principales por las que se requiere la selección de materiales: en primer lugar, para diseñar un producto existente para un mejor rendimiento, menor costo, mayor confiabilidad y peso reducido y, en segundo lugar, para seleccionar un material para un nuevo producto. La selección de materiales es una consideración principal del diseño del producto porque el rendimiento general del producto se ve afectado y determinado principalmente por el proceso de selección de materiales. Los materiales compuestos para automóviles, plásticos reforzados y polímeros se encuentran entre las alternativas ampliamente preferidas para el peso ligero del automóvil, ya que ofrecen propiedades mejoradas como resistencia al impacto, facilidad de moldeado, estética mejorada y peso reducido en comparación con los componentes automotrices convencionales. Las principales ventajas, que ofrecen oportunidades en la industria automotriz, son su potencial para la reducción de masa máxima del automóvil y el potencial de reducción de emisiones de carbono mediante el peso ligero del vehículo. Los factores que restringen el mercado son los altos costos de los materiales y las enormes inversiones en actividades de investigación de materiales por parte de las empresas. Más del 70% del plástico utilizado en los automóviles proviene de cuatro polímeros: polipropileno, poliuretano, poliamidas y PVC. La creciente complejidad del diseño de vehículos de múltiples materiales ha creado varios desafíos para el reciclaje de vehículos. Por ejemplo, la amplia variedad de plásticos utilizados en los automóviles (incluida una gran cantidad de resinas, diferentes aditivos, etc.), o la presencia de plásticos reforzados (que contienen cargas como fibra de vidrio, fibra de carbono y perlas de vidrio) que son difíciles , si no imposible, reciclar. Principalmente debido a esos desafíos y la falta de incentivos para fomentar una mayor demanda de plásticos reciclados en el sector automotriz, actualmente solo se reciclan polímeros presentes en cantidades más altas (por ejemplo, PP, ABS, PS).

Recicladores

Los recicladores técnicos de plásticos han demostrado durante la última década que la tecnología para reciclar los tipos de polímeros más utilizados (PP, PE, PP, PS, ABS) en ELV es lo suficientemente madura como para ofrecer la calidad requerida por la industria del automóvil a un precio competitivo si los precios del petróleo caen significativamente. Sin embargo, la gran mayoría de los plásticos ELV no se reciclan o se reducen debido a la falta de mercados finales y diseño para la circularidad; por lo tanto, el potencial sin explotar es extremadamente significativo y ciertamente seguirá creciendo, ya que se espera que aumente aún más el plástico contenido en los vehículos.

Industria automotriz

Pocas industrias están cambiando de velocidad tan rápido como el mercado automotriz moderno. Constantemente se llevan a cabo nuevos desarrollos y mejoras, y es vital mantenerse a la vanguardia. Los vehículos modernos son diseñados pensando en una mayor seguridad para el ocupante y para el uso más eficiente de nuestros recursos naturales, mediante diseños, materiales y procesos avanzados. Es por eso que los principales fabricantes de nivel uno (Tier 1) del mundo confían en Mexpolimeros para surtir soluciones innovadoras para sus componentes y sistemas complejos y críticos para la seguridad. Industria automotriz está sometida a una presión cada vez mayor para satisfacer demandas de rendimiento, ambientales y de eficiencia de combustible más altas a costos competitivos. Todas las industrias de materiales, plásticos y compuestos de polímeros, así como acero, aluminio y magnesio, están operando para responder a las necesidades cambiantes de la industria automotriz. Durante décadas, los plásticos avanzados y los compuestos poliméricos han ayudado a mejorar la apariencia, la funcionalidad y la seguridad de los automóviles al tiempo que reducen el peso del vehículo y brindan un valor superior a los clientes al mismo tiempo. Las nuevas regulaciones, los cambios en las preferencias de los consumidores y las innovaciones tecnológicas recientes están alentando a la industria automotriz a continuar aumentando su uso de compuestos de polímeros y plásticos avanzados para enfrentar los desafíos y oportunidades del mañana. Los materiales compuestos ofrecen la oportunidad de reducir significativamente el peso de un vehículo sin dejar de cumplir con los requisitos de resistencia. Hoy en día, los plásticos de ingeniería se están convirtiendo rápidamente en el futuro de dos industrias, química y automotriz, ya que las preocupaciones ambientales afectan cada vez más a ambas. Para preservar la eficiencia óptima del combustible, los fabricantes de automóviles están utilizando materiales que son plásticos más ligeros y componentes basados en polímeros. Los turismos y los vehículos comerciales ligeros han experimentado una rápida evolución en las últimas décadas con un enfoque cada vez mayor en la comodidad, la conveniencia, la seguridad y la calidad de la experiencia del conductor y el pasajero. La globalización ha traído consigo estándares más altos y una legislación más amplia. Los fabricantes de vehículos actuales necesitan métodos de producción y ensamblaje ecológicos, así como materiales livianos que reduzcan el consumo de combustible y las emisiones. Las temperaturas y presiones más altas del motor imponen demandas adicionales en el silenciamiento, sellado y filtrado de componentes. También se requieren materiales silenciadores superiores para mejorar la comodidad en el interior del automóvil, lo que contribuye al bienestar general y una conducción más segura y relajada. El placer táctil y la estética, que alguna vez fueron propiedad exclusiva de los vehículos de lujo, ahora son un requisito básico para todos los modelos.

Hoy en día, se hace un alto énfasis en reducir las emisiones de gas e incrementar la eficiencia del combustible en el sector de transporte, todos los fabricantes de automóviles, ensambladoras, y productores de componentes están invirtiendo significativamente en materiales de bajo peso tanto en investigación como en desarrollo y comercialización. Todo se mueve con el objetivo de incrementar el uso de materiales más ligeros que logren entrar al mercado como componentes y estructuras de los vehículos a partir de materiales ligeros. El principal obstáculo en la aplicación de los materiales ligeros es, sin duda alguna, su alto costo, por lo cual se vuelve una prioridad el generar actividades que reduzcan los costos a través del desarrollo de nuevos materiales, formando nueva tecnología y procesos de manufactura. La situación actual para aplicaciones en el área automotriz comprende el uso de materiales que están obligados a mantener la integridad de la estructura, resistir la corrosión, proporcionar una alta capacidad de absorción de energía, altos valores de resistencia al esfuerzo, excelentes propiedades de conformado y además que ofrezcan ventajas al medio ambiente al generar una reducción considerable en el peso del vehículo, lo cual tiene un impacto directo en el consumo de combustible. Aunque los plásticos son de peso ligero y tienen otras ventajas, su resistencia es insuficiente y esto necesita ser enfrentado a fin de que los plásticos sean usados en aplicaciones más exigentes y estructurales.

Tipos de plásticos en la automoción

– Los termoplásticos tienen una gran capacidad de deformación y recuperación. Son soldables y se pueden modelar con calor tantas veces como se precise, aunque también se pueden reparar por adhesivos. Algunos termoplásticos son: polipropileno (PP), acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), Poliamida (PA), polietilenos (PE), policloruro de vinilo (PVC).

– Los termoestables, como las resinas de epoxi (EP) y las resinas de poliéster insaturado (UP), son más duros pero también más quebradizos.

– Los elastómeros presentan un comportamiento elástico: se deforman fácilmente bajo los efectos de una fuerza externa y al cesar esta, recuperan su forma. Los más empleados en automoción son el poliuretano (PUR o PU) y el etileno-propileno-dieno (EPDM).

– Los composites son compuestos de dos o más materiales y utilizan en su fabricación fibras sintéticas de vidrio, carbono o kevlar unidas con resinas. Con una baja densidad, ofrecen gran durabilidad y resistencia. Uno de los más empleados es el Sheet Molding Compound (SMC).

Tipos de plásticos utilizados en el automóvil

El consumo de materiales termoestables por vehículo se espera que disminuya a menos de 4,0 kg de 4,2 kg, debido a la creciente competencia de aluminio. Los fabricantes de polímeros ponen el pedal al plástico cuando se trata del desarrollo del mercado automotriz. La búsqueda de una mayor eficiencia energética es una buena noticia para los fabricantes de polímeros. Pero algunos grados se beneficiarán más que otros, dependiendo de sus propiedades. Las características inherentes de los plásticos han sido los principales motores para su uso en vehículos. Estos incluyen peso ligero, menores costos de utillaje para grandes volúmenes y la posibilidad de ser fabricado como un componente complejo único, eliminando la necesidad de sujetadores mecánicos. Los nuevos desarrollos en el sector del polipropileno asegurarán la posición dominante de este grupo de plásticos en las aplicaciones del automóvil en el futuro. El polipropileno altamente cristalino (HCPP) con una rigidez mejorada ahora se usa en interiores de automóviles y bajo el capó sin la necesidad de agregar entre un 10 y un 20% de talco. Las carcasas de los parachoques de los automóviles ahora se pueden producir en un grosor de 2,4 a 2,6 mm, por debajo de aproximadamente 3,2 mm, lo que proporciona una reducción sustancial de costos. Además, los nuevos polímeros ramificados permiten procesos más económicos para las espumas absorbentes de energía utilizadas en los sistemas de gestión de la energía. Algunos productores están ahora involucrados en el desarrollo de polipropileno de fibra de vidrio largo (~ -PP) para aplicaciones de componentes de automóviles moldeados por inyección donde se necesita una rigidez muy alta. Polímeros de policarbonato mejorados, incluido un recubrimiento resistente a los arañazos, para la producción de luces traseras para automóviles inicialmente y luego para ventanas de automóviles más grandes. Los compuestos de moldeo en láminas (SMC) con una densidad más baja ahora están disponibles para paneles con una superficie de Clase A, y la nueva tecnología en los EE. UU. Hace posible mayores volúmenes de producción. El polipropileno reforzado con fibra natural y el poliuretano, de menor densidad que con el refuerzo de fibra de vidrio, se están desarrollando y otros para paneles interiores. Los nanocompuestos son polímeros mezclados con un pequeño porcentaje de una arcilla especial cuyas partículas son mucho más pequeñas que una micra. El poder de refuerzo en polipropileno o nailon es muchas mezclas de ABS / PET / SMA / ABS-HGP. veces la del talco o la fibra de vidrio. Este tipo de compuesto encontrará uso en aplicaciones debajo del capó y en partes externas. Los plásticos fluorados, como PVDF, ETFE, pueden encontrar un uso cada vez mayor en los sistemas de tuberías de combustible coextruido en Europa para hacer frente a la nueva legislación. Se promueve activamente un nuevo plástico, cetona polialifática, un copolímero de etileno y monóxido de carbono, con una permeabilidad excepcionalmente baja a los hidrocarburos, para las líneas de combustible y para los elementos moldeados por inyección en el circuito de combustible. Los poliacetales POM resistentes a la hidrólisis se desarrollaron para sistemas de combustible más agresivos que contienen un riel común con el llamado biodiesel como componente de combustible. Los elastómeros termoplásticos TPE se han utilizado cada vez más para aplicaciones debajo del capó, como el circuito de refrigeración y la entrada de aire del carburador y la lámina de TPE-O calandrada para paneles y revestimientos de puertas. Ahora se están utilizando revestimientos de paneles de instrumentos moldeados con aguanieve hechos de polvo de TPE-U en automóviles de clase superior. La ventaja sobre la lámina de TPE-O es una mayor resistencia al rayado y al rayado y una mejor opacidad con una buena adherencia a la espuma de poliuretano que se encuentra debajo. TPE-V es una mezcla de polipropileno con caucho EPDM, por lo tanto un TPE-O, con una fase de caucho parcial o completamente reticulada. Este producto tiene mejores características que los TPE-O habituales y puede extruirse o moldearse por inyección. Se utiliza para las esquinas del encapsulado del parabrisas y debajo del capó donde se requiere resistencia al calor. Los polímeros Reactor TPE-O o rTPE-O no son mezclas físicas, sino que se copolimerizan en el reactor y son más baratos. Aunque las propiedades son ligeramente inferiores a las de las mezclas de TPE-O, se están utilizando cada vez más para carcasas de parachoques. Otra mezcla es la de un elastómero de poli (etileno-octeno-1) elaborado mediante el proceso de metaloceno y PP. La mayoría de las piezas de plástico para automóviles todavía se producen mediante técnicas de moldeo por inyección establecidas. El moldeo asistido por gas se utilizará con mayor frecuencia para reducir el peso. In Mold Decoration (IMD) y Paintless Film Moulding (PFM) son nuevas formas de mejorar la estética de los grupos de instrumentos o los paneles de la carrocería. El moldeo por soplado por extrusión está bien arraigado como técnica para producir tanques de combustible de polietileno de alta densidad (HDPE), aunque se espera que el moldeo por soplado por coextrusión de seis capas utilizado en los EE. UU. Para la producción de tanques de combustible llegue a Europa y Japón. Fibra larga (vidrio o natural) El poliuretano reforzado (LFI-PUR) ya se utiliza para producir paneles de puerta de alta rigidez y tiene buenas perspectivas de penetración adicional en el interior de los automóviles. La tecnología de moldeo por compresión se ha desarrollado en los EE. UU. Para la producción de grandes volúmenes de paneles con una superficie de clase A en compuesto de moldeo en láminas de baja densidad (SMC) y se utiliza una tecnología similar para procesar GMT. GMT no se utiliza donde se requieren superficies de clase A, pero donde se requieren superficies no cosméticas y un alto grado de integridad estructural durante el impacto. El proceso de moldeo por inyección de núcleo perdido se seguirá utilizando para colectores de entrada de aire en poliamida para diseños difíciles, mientras que el moldeo recto y la soldadura por vibración se utilizarán para colectores relativamente simples.

La distribución en porcentaje de los diferentes tipos de plástico (polímeros) utilizados en el automóvil, según el material base, sería la siguiente:

Según los porcentajes, el producto más consumido es el polipropileno (PP) con casi un 30% en peso, en segundo lugar se encuentra el caucho para los neumáticos y seguidamente los polímeros técnicos y los elastómeros.

Las características a destacar de los polipropilenos son una buena resistencia química, unas buenas propiedades mecánicas y eléctricas, además de una mayor resistencia al calor que el polietileno y la aceptación como relleno o refuerzo de materiales como el talco, las fibras, o el negro de humo. Su mezcla con EPDM (caucho etileno propileno dieno) es una de las más utilizadas para la fabricación de paragolpes. Otras aplicaciones donde se pueden encontrar son en guardabarros, carcasas del sistema de calefacción, depósitos de líquidos, alerones, spoilers, tapacubos y aislantes para cables. Los diferentes tipos de poliuretanos (PUR), termoplásticos y reticulados, son utilizados en los sistemas de absorción de energía (absorbedores), juntas, spoilers y cantoneras o como aislantes térmicos y acústicos. El PVC se utiliza como revestimiento aislante de los cables por su bajo precio y su resistencia a la combustión, también se utiliza en tubos flexibles, recubrimientos y juntas, sin embargo, su fuerte y negativo impacto medioambiental permite predecir que en un futuro tendrá fuertes restricciones de uso, como ya ha ocurrido para algunos productos. Las características a destacar de los polietilenos (PE) son sus excelentes propiedades eléctricas, buena resistencia al agua y a la humedad. Su barata y sencilla fabricación, así como su posibilidad de mezcla con otros materiales para mejorar sus características, ha hecho que su utilización sea muy extendida. Sus aplicaciones son en aislantes para cableados, depósitos de combustible, juntas, cajas de batería, etc. Los polímeros transparentes (PMMA, PC) se utilizan en faros y pilotos donde su peso, resistencia al impacto y posibilidad de formas geométricas ha desplazado al vidrio. El PC, también aparece presente en piezas como paragolpes, spoilers o componentes eléctricos sometidos a altas temperaturas. En ABS, material rígido, duro y tenaz, podemos encontrar rejillas, carcasas, guanteras, apoyabrazos o tapacubos. La poliamida (PA) de gran resistencia a la fatiga, la abrasión y al impacto se utiliza en tapacubos, rejillas, carcasas y ventiladores. El uso de los plásticos en la fabricación de piezas para el automóvil aumenta cada día más, las características de estos materiales, su coste económico y su reciclabilidad, son puntos importantes a tener en cuenta por los constructores a la hora de realizar el diseño y elegir el material con el que fabricar determinadas piezas. La utilización de los plásticos (polímeros) en la fabricación de los vehículos, es cada vez más frecuente. El acero, material utilizado tradicionalmente, va siendo desplazado por otros materiales para la fabricación de determinadas piezas, que poco a poco van aumentando en número, y para las cuales, en muchas ocasiones se elige el plástico como material más adecuado.

Aunque se pueden utilizar hasta 13 polímeros diferentes en un modelo de automóvil, solo tres tipos de estos constituyen alrededor del 66 % del total de plásticos utilizados en un automóvil: polipropileno (33 %), poliuretano (17 %) y PVC (16 %). ). A continuación se incluye una lista y breve descripción de los principales polímeros utilizados en el sector de la automoción:

1. Polipropileno (PP) El polipropileno es un polímero termoplástico utilizado en una amplia variedad de aplicaciones. Es extremadamente resistente a los productos químicos y casi completamente impermeable. Aplicaciones: parachoques de automóviles, aislamiento de cables, cajas de baterías, bidones de gasolina, alfombras de interior y exterior.
Poliuretano (PUR) El poliuretano sólido es un material elastomérico con excelentes propiedades físicas, que incluyen dureza, flexibilidad, abrasión y resistencia a la temperatura. Además, cuenta con una amplia gama de durezas, desde goma blanda hasta bola de boliche dura. Otras características del poliuretano son: vida extremadamente larga, alta capacidad de carga, excepcional resistencia a los agentes atmosféricos (ozono y radiación), aceite, gasolina y la mayoría de los disolventes. Aplicaciones: Asientos de espuma flexible, volante, paneles aislantes de espuma, ruedas y neumáticos de elastómero, bujes de suspensión de automóviles, piezas de plástico duro.
Cloruro de polivinilo (PVC) El cloruro de polivinilo tiene buena resistencia química y a los solventes, es ignífugo, tiene un alto brillo y un contenido bajo o nulo de plomo. Su contenido de vinilo le confiere una buena resistencia a la tracción pero también una buena flexibilidad. Aplicaciones: paneles de instrumentos de automóviles, revestimiento de cables eléctricos, tuberías, puertas.
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) El acrilonitrilo butadieno estireno es un copolímero obtenido por polimerización de estireno y acrilonitrilo en presencia de polibutadieno. El estireno le da al plástico una superficie brillante e impermeable, mientras que el butadieno, una sustancia gomosa, proporciona resiliencia incluso a bajas temperaturas; además, es resistente a los agentes atmosféricos ya algunas sustancias químicas. Aplicaciones: piezas de carrocería, salpicaderos, cubiertas de ruedas.
Poliamida (PA) La poliamida se conoce como nailon 6.6 o nailon 6. Ambos nailon tienen alta resistencia al desgaste, características de baja fricción y buena resistencia química. Una desventaja de este material es la poca estabilidad dimensional debido a que tiende a expandirse absorbiendo fácilmente agua y humedad; esto obviamente limita mucho su uso. Aplicaciones: engranajes, bujes, levas, cojinetes, revestimientos para intemperie.
6. Poliestireno (PS) Naturalmente transparente y fácil de fabricar, el poliestireno tiene una excelente resistencia química y eléctrica, pero poca resistencia a la luz ultravioleta. Aplicaciones: contenedores de equipos, accesorios de automóviles, bases de exhibición.
7. Polietileno (PE) El polietileno tiene buena resistencia química, buena tenacidad y alta resistencia al impacto. Se produce de dos formas diferentes, baja densidad (LDPE) y alta densidad (HDPE). Es particularmente útil cuando se requiere resistencia a la humedad y bajo costo. Aplicaciones: Vidrio reforzado para talleres de carrocería, aislamiento eléctrico, donde la resistencia y la estética son importantes.
8. Polioximetileno (POM) El polioximetileno (también conocido como poliacetal o poliformaldehído) tiene una excelente rigidez y límite elástico incluso a bajas temperaturas. El POM también es muy resistente a los productos químicos y los combustibles. Aplicaciones: molduras interiores y exteriores, sistemas de combustible, engranajes pequeños.
9. Policarbonato (PC) El polímero de policarbonato amorfo ofrece una combinación única de rigidez, dureza y tenacidad. Posee excelentes propiedades de resistencia a los agentes atmosféricos, rayos UV, impacto. También cuenta con excelentes propiedades ópticas, eléctricas y térmicas. Debido a su excelente resistencia a los impactos, a menudo se usa para parachoques, cascos y vidrios antibalas. Aplicaciones: parachoques, lentes de faros.
10. Acrílico (PMMA) El acrílico es un material termoplástico más transparente que el vidrio, tiene buena resistencia a la tracción, a los rayos UV ya los agentes atmosféricos. Además presenta una gran calidad óptica y acabado superficial con una amplia gama de colores. Aplicaciones: ventanas, displays, pantallas.
11. Tereftalato de polibutileno (PBT) El tereftalato de polibutileno tiene buena resistencia química y excelentes propiedades eléctricas, tanto que generalmente se usa como aislante en la industria eléctrica y electrónica. Se presenta como un material duro con excelente resistencia a los esfuerzos dinámicos, estabilidad térmica y dimensional. Además, es muy fácil de elaborar y trabajar, de hecho, gracias a su rápida cristalización, puede enfriarse bruscamente. Aplicaciones: carcasas y biseles de faros antiniebla, frentes de techo corredizo, carcasas de sistemas de bloqueo, manijas de puertas, parachoques y componentes de carburadores.
12. Tereftalato de polietileno (PET) El tereftalato de polietileno tiene características similares al PBT, de hecho tiene buena estabilidad térmica, buenas propiedades eléctricas, muy baja absorción de agua y excelentes propiedades superficiales. Aplicaciones: brazo del limpiaparabrisas y carcasas de engranajes asociadas, retenedor de faros, cubierta del motor y carcasas de conectores.
13. Acrilato de acrilonitrilo estireno (ASA) Este material tiene gran tenacidad y rigidez, buena resistencia química y estabilidad térmica, excelente resistencia a la intemperie, envejecimiento y amarillamiento, y alto brillo. La única limitación en su uso es que si se quema produce un humo tóxico. Aplicaciones: carcasas, perfiles, partes internas y externas.

Bioplásticos en la industria automotriz

Los bioplásticos más utilizados en la industria del automóvil son:

Fibras naturales (compuestos) Los plásticos / polímeros se mezclan con fibras para hacerlos más fuertes y se llaman compuestos. El compuesto más famoso es la "fibra de vidrio", un polímero mezclado con fibra de vidrio. Cuando mezclamos plásticos / polímeros con fibras de fuentes renovables, los llamamos biocompuestos.

Las fibras naturales más utilizadas para reforzar los polímeros / plásticos son la celulosa, la soja, el cáñamo y el lino. Es interesante observar que hemos visto un número increíble de nuevas materias primas de bioplásticos en los últimos cinco años.

Biopoliamidas (Bio-PA) Las poliamidas (PA) son termoplásticos de ingeniería con buenas propiedades mecánicas como rigidez, resistencia al calor, resistencia química, resistencia al fuego, buena apariencia y capacidad de procesamiento.

Los compuestos de PA y PA representan alrededor del 10% de las piezas de plástico de los coches modernos. La mayoría de los PA utilizados en aplicaciones de automóviles son de origen fósil. PA 11 fue el primer bio-PA que se utilizó en la industria del automóvil. Se deriva del aceite de ricino y se utiliza para tubos flexibles, líneas de combustible, piezas de fricción, conectores rápidos y narices de frenos neumáticos.

PLA y compuesto basado en PLA El PLA es un biopolímero relativamente nuevo en las aplicaciones de automoción en comparación con el Bio-PA. El PLA se ha utilizado tradicionalmente en aplicaciones biomédicas y de envasado.

El PLA se puede utilizar para los componentes bajo el capó, así como para las partes interiores como alfombras, alfombrillas, tapicería y envolturas protectoras utilizadas durante la fabricación y el tránsito de los vehículos.

Algunos PLA ofrecen resistencia al calor de hasta 140°C, resistencia al impacto, resistencia a los rayos UV, alto brillo, excelente coloración y estabilidad dimensional. El PLA es una excelente alternativa a la mayoría de los poliésteres (PC, PET, PBT), poliestirenos (ABS), poliolefinas (como el PP) y poliamidas (PA6).

Succinato de polibutileno (PBS) El succinato de polibutileno (PBS) es un polímero vegetal biodegradable sintetizado a partir de ácido succínico y BDO y un sustituto en aplicaciones automotrices para el polipropileno (PP), el polietileno tereftalato (PET) y el polietileno (PE) debido a la alta resistencia a la tracción y al calor del PBS.

Polipropileno biobasado (Bio-PP) El polipropileno (PP) se utiliza en gran medida en los automóviles modernos. El Bio-PP puede sustituir al PP en aplicaciones automotrices tales como (i) parachoques y alerones de parachoques, revestimientos laterales, alerones de techo/bota, paneles de balancines, paneles de carrocería; (ii) salpicaderos y porta salpicaderos, bolsillos y paneles de puertas, consolas; (iii) aire acondicionado de ventilación de calefacción, cubiertas de baterías, conductos de aire, recipientes de presión y protectores contra salpicaduras.

¿Por qué se utilizan los bioplásticos / biopolímeros en la industria automotriz?

La principal ventaja de los plásticos de base fósil es que son más baratos que los bioplásticos. Esto se debe a dos razones: (1) el petróleo crudo es relativamente barato y (2) la impresionante "economía de escala" de los plásticos de origen fósil. Hay tres ventajas principales de los bioplásticos sobre los plásticos fósiles.

Sostenibilidad

Es necesario alentar a la industria a través de la legislación de "sostenibilidad" o la autorregulación para aumentar el uso de bioplásticos y biopolímeros. Cada vez hay más preocupaciones y legislaciones para reducir las emisiones de CO2 para evitar el cambio climático. Los plásticos y polímeros de base biológica tienen una huella de carbono más favorable que los plásticos fósiles. El petróleo fósil no es el recurso más sostenible. Recordemos el impacto ambiental del fracking y los derrames de aceite. Los plásticos biológicos pueden ofrecer un impacto reducido en el medio ambiente en términos de abastecimiento de materiales. Es interesante notar la diferencia entre los bioplásticos de primera, segunda y tercera generación. Los plásticos biodegradables / compostables pueden ser una valiosa opción para el final de la vida útil.

Impacto social

El petróleo tiene un impacto social. Las guerras se hicieron en nombre del petróleo. Los bioplásticos ofrecen nuevas salidas al sector agrícola. El dinero iría a los agricultores occidentales en lugar de a los jeques petroleros orientales y reduciría las influencias geopolíticas al mismo tiempo (el precio del crudo depende de la OPEP y de los factores geopolíticos de Oriente Medio).

Rendimiento

El uso de fibras vegetales permite reducir el peso de ciertos equipos entre un 20% y un 25% (en comparación con las fibras no renovables como la fibra de vidrio).

Ventajas del uso del plástico

Los plásticos representan y prometen grandes oportunidades en la industria automotriz gracias al potencial de innovación en los diseños, el estilo y la aerodinámica de los automóviles, razón por la que han sido los materiales preferidos para el diseño de autos deportivos y hasta por la industria aeroespacial. Los nuevos desarrollos involucran a los compuestos de polímeros con cargas y refuerzos que ofrecen absorción de energía, seguridad, resistencia térmica y un alto desempeño en la industria automotriz. Las principales ventajas de utilizar el plástico para este sector automotriz, se pueden resumir en:

Menor peso
Mayor potencial para diseños innovadores
Menor contaminación en producción