Tendencias Plástico en Automoción

Transcripción

FORO TECNOLÓGICO Y EMPRESARIAL:
EL PLÁSTICO EN EL AUTOMÓVIL
Tendencias
T
d
i en ell plástico
lá ti de
d uso en la
l
automoción
Dr. Ing. Ind. Ángel Fe
ernández Cuello,
Director de Investigacción,
Fundación aiTIIP Ce
entro Tecnológico
Fundación aiTIIP · Centro d e Innovación y Tecnología ·
Profesionales al servicio de las empresas
e
del sector del plástico
30 de Septiembre de 2010
Tendencias en el plástico de uso en la autom
moción
Fundación aiTIIP CT
Índice:
i Fuentes
ii Fundación aiTIIP Centrro Tecnológico
iii Observatorio sobre la Innovación en el Sector
iv Ejemplos
moción
Fuentes:Sistema de Vig
gilancia Tecnológica de
Fundación aiTIIP
http://vigilanciatecnologica.aitiip.com/general/login.php
Contacto: [email protected]
marta lazaro@aitiip co
om
Certificación UNE 166.0
006:2006 EX
moción
Fundación aiTIIP Centro
o Tecnológico
50 personas, 4.800m2,
más de 50 distintas tecno
ologías innovadoras el servicio de
las empresas en materia de:
Desarrollo de materiales y productos
Investigación y desarrollo
o de moldes, matrices y utillajes
Procesado de componen
ntes (inyección, extrusión, metales)
Fabricación directa en plá
ásticos y metales por adición de capas
Gestión Global de la Cad
dena de Valor del Desarrollo desde
el concepto hasta la fabricación seriada
GESTIÓN DE LA INNOV
VACIÓN
www.aitiip.com
moción
o Tecnológico
ISO 9001
ISO 9100 AERO
2003-2007 Estrategia de Inversión
n con 5,4 M€ en
.
equipamientos tecnoló
ógicos al servicio de la empresa
2007-2010 Estrategia de Diversificación con 120 clientes nuevos
.
en aeronáutica,
aeronáutica TICs,
TICs a
agroalimentario packaging
agroalimentario,
2010-2014 Estrategia de Internacionalización
www.aitiip.com
moción
www.aitiip.com
o Tecnológico
Taller de moldes prototipo 700m2
Taller de Rapid Manufacturing 300m2
Robóts y materiales compuestos 700m2
Taller de inyección de plásticos 1.000m2
Taller de Extrusion Blow Moulding 500m2
Scaled Industry Nanocomposites 300m2
moción
o Tecnológico
E miembro
Es
i b de:
d
ASERM
CAAR
F
AERA TECNOEBRO FEDIT
ANAIP
FEQPA
AIN
Su patronato son:
www.aitiip.com
moción
La Innovación en el Sector de la Automoción
“BASF is the world’s largest chemical sup
pplier to
the automotive industry.
industry BASF has develo
oped
Lifestyle, comfort
the i-flow concept car together with Hyund
dai.
In projects like this, BASF works closely with
w
Construction of lighter automobiles
their customers right from the start of the
M bil electronic
Mobile
l t
i devices
d i
development so as to find solutions that make
m
a
lasting contribution to their joint success..
24 Innovations in just ONE concept car.
car ”
Dr. Martin Brudermüller
Member of the Boarrd of Executive Directors of BASF SE
Copyright BASF 20
010
http://www.plasticsp
portal.net/wa/plasticsEU~es_ES/portal/sho
w/common/plasticsp
portal_news/2010/10_286
moción
OPORTUNIDADES para la Innovació
ón en Automoción
Cons mo Global de materias plásticas
Consumo
Proporción de plásticos
en los coches
Source: PlasticsEurope, 2010; China Plastics Processing Industry Associattion 2010
Source: Martin Bru
udermüller. BASF. K2010 Press Conference. Frankenthal, June 22, 2010
moción
OPORTUNIDADES para la Innovació
ón en Automoción
Forecast Total Assembl
Assembly (Millones)
Source: Autofacts Global Light Vehicle
V
Assembly Outlook 2010 Q2 Data Release (Updated April 8, 2010)
moción
Observatorio Industrial del Sector Equipos
s y Componentes de Automoción
Tendencias tecnológicas del sectorr de a
automoción.
tomoción Repercusión
Reperc sión
de las líneas de innovación sobre la
as empresas en España
líneas tecnológicas de
investigación y desarrollo
a nivel mundial para el
sector de automoción
Source: Jesus Reyes (IAT) 15 de enero de 2010-09-21
Grupo de Trabajo de Automoción de FEDIT, Fundación CIDAUT,
IAT, IBV, ROBOTIKER y TEKNIKER
1. O
1
Organ
nización
i
ió y procesos industriales.
i d ti l
2. Materiiales
y
sus
tecnologías
de
transfo
ormación
3. Sistem
mas de propulsión y combustibles
avanzados y alternativos
4. Nueva
as
arquitecturas
q
de
vehículos,,
incluye
endo
V
Vehículos
urbanos, pequeños y
.
s
sostenibles
V
Vehículos
eléctricos, híbridos y con
.
p de combustible
pila
5 Segurridad del vehículo y del transporte
5.
6. Funcio
ones avanzadas y mayor contenido
en ele
ectrónica
moción
Aspectos Clave
Cla e para c
cumplir
mplir
los requerimientos de los OEMs
Nuevos
Materiales
Organización
y Management
Y conseguir
i los
l retos:
t
- Nuevos sistemas de propulsion
- Nuevos Vehículos
más sostenibles
más seguros
más
á ffuncionalmente
i
l
t avanzados
d
Tecnologías de
d
t
transformació
f
ió
ó
ón
www.aitiip.com
moción
1 ORGANIZACIÓN Y PROCESOS IN
1.
NDUSTRIALES
-Reducción del tiempo de salida al
a mercado e implementación
- sistemas de gestión de datos/información más avanzados
- incremento de la cooperación entre fabricantes y proveedores
- desarrollo Integrado del Producto y Proceso
- aplicación de nuevas metodolog
gías y herramientas
- herramientas para la ingeniería concurrente
- prototipado virtual y simulación
- tecnologías avanzadas para pro
ototipado
- Sistemas de producción flexible
es
- Ciclo de vida de los recursos
www.aitiip.com
moción
1.1. Pro4plast
p
1. ORGANIZACIÓN Y
PROCESOS INDUSTRIALES
Es un proyecto de colaboración de la UE (Esp, Ale, Aut, Ita, Slo, Hun, Pol, Che).
Liderado por la Asociación Alemana de Transformadores
T
de Plásticos participaron
ell TIIP de
d la
l Universidad
U i
id d de
d Zaragoza,
Z
Fun
F ndación
d ió aiTIIP
iTIIP y lla empresa ICM S.L.
SL
- Ha desarrollado una nueva metodolo
ogía organizacional del PD process
- Ha desarrollado un completo Obligation
n book
- Ha desarrollado un PDGS (Product Deve
elopment Guidance System)
- Ha incoporado complejas herramientas de soporte a la toma de decisión
Pretende la reducción sistemática de ince
ertidumbres en el desarrollo de nuevos
productos en material plástico mediante la ingeniería concurrente debidamente
Estructurada
El objetivo es reducir los costes de desarrrollo en un 50% y
el time-to-market en un 30%
victor.pe
[email protected]
Pro4Plast, contract number COLL-CT-2006--030205
moción
1. ORGANIZACIÓN Y
Pro4plast:
p
Reducción de incerrtidumbres
Design
GATE
Specs
GATE
End of
Design
Validation
Product
Obligation
Book
OEM
Planning
Team 1
Fixed:
Fixed:
Design,
Technology,
…
Material,
Mould,
…
Process,
Quality,
…
Application Engineering
Team 2
Q
Quality
Engineering
Team 3
33%
100%
Start of
Production
Fixed:
Fixed:
Product
specs
Market
GATE
End of
Development
66 %
ideas
Money
GATE
Serial Production Know How
Team 4
victor.pe
[email protected]
serial
production
Production
moción
1. ORGANIZACIÓN Y
Pro4plast:
p
Stage-Gate
g
((S-G)) Prrocess
1) Planning
2) Application
Engineering
Stage
3) Quality
Engineering
Stage
Stage
Design
Gate
4) Serial Prod.
Know How
Stage
Specs
Stage:
Ke parameters:
Key
parameters
- organisational
- technical
- economical
Money
y
Gate
Market
Gate
Gate
(sign)
Stage Gate Workplan for P4P PD-Process Projects
KP
Projekt-Koordinator: Project/Product-Managers OEM&SME
Key Parameters
PRE-Phase
Pre-Analysis and Pre-meetings
Kick Off
STAGE
1
KP 1A
KP 1B
KP 1C
KP 1D
KP 1E
2
KP 2A
KP 2B
KP 2C
KP 2D
KP 2E
KP 2F
KP 2G
KP 2H
KP 2I
KP 2J
KP 2K
4
5
6
7
year 2
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
year 3
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
APPLICATION ENGINEERING
5
Team & Responsibilites
Part Requirements
Analysis and development of requirements (techn./econ.)
Conceptual solutions for requirements (funct./techn.)
Evaluation and selection of best solution
Elaboration of industrial part design and construction
Fixation of material category and / or polymer properties
Fixation of final part design
Fixation of processing technology -restrictions
Draft mould concept
Draft production planning for IM-process
QUALITY ENGINEERING
KP 3A
KP 3B
KP 3C
KP 3D
KP 3E
KP 3F
KP 3G
KP 3H
KP 3B
KP 3C
KP 3D
KP 3E
KP 3F
KP 3G
KP 3H
KP 3I
KP 3J
KP 3 K
KP 3 L
Mould Requirements
Conceptual solutions for mould to meet requirements
Best mould solution concent
Final mould design and construction
Polymer type -fixation
Refinement of IM parameters process window
Refinement of assembly technology
Mould requirements
Conceptual solutions for mould to meet requirements
Best mould solution concent
Final mould design and construction
Refinement of IM parameters process window
Refinement of assembly technology
Mould production
Mould assembly and testing
Moulding trials
Quality agreement with OEM
Approval by OEM
Frontloading
3
Money Gate
4
KP 4A
KP 4B
KP 4C
KP 4D
KP 4E
KP 4F
GATE
3
Definitions and Contracts - Mgmt of Cooperation OEM/SME
Feasibility analysis - Technical & Economical
First Offer
Obligation Book Development
Project Management incl. monitoring
3
GATE
STAGE
2
Design Gate
GATE
STAGE
1
2
Specs Gate
GATE
STAGE
PLANNING
year 1
Duration
SERIAL PRDUCTION KNOW HOW
2
Planning for part manufacturing
Manufacturing of moulded parts
Quality assurance of moulded parts
Part assemblyy
Release of serial production
Market Gate
FOLLOW UP
Monitoring of done product development
Experience Exchanges
Projektmangement und Monitoring
developed PCT/FA, WW 10/2007
1
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
[email protected]
Gate:
Management
decision facts
moción
1. ORGANIZACIÓN Y
PDGS herramienta
PDGS,
h
i t TIC que implemeenta la metodología P4P,
permite vía web el acceso al S-G process de
d todos los participantes
según roles y privilegios incrementando
o su cooperación
p
Equipment
Supplier
Manager
Proje
ect
Mana
ager
PDGS
S
Injector
j
Etc …
victor.pe
[email protected]
Raw
Material
Supplier
Manager
Mould
Maker
Expert
moción
1. ORGANIZACIÓN Y
PDGS, herramienta TIC que implemeenta la metodología P4P,
P4P
permite vía web el acceso al S-G process de
d todos los participantes
según roles y privilegios incrementando
o su cooperación
FASE
1 : Parámetros
Clave
STAGE
––Key
Parameters
STAGE
1:
Key
STAGE
KeyParameters
Parameters
 Organisational:
g
Organisational:
Gate 1: Decisiones Stage 1
 Management
Gestión
de la cooperación
p of Cooperation
OEM/PYME OEM/SME
– Contrato - Contract
facts atOEM/SME
OEM/SME - Contract
Definición deDefinitions
puntos
-of
OEM/PYME
 Management
of básicos
Cooperation
Secrecy
agreement
a)
…
Acuerdo
de confidencialidad
Definitions
a)
… de producto
Contrato Secrecy
de Product-Development-Contract
desarrollo agreement
b)
…
 Technical
& Economic
Feasibility Check
PD-contract
b) …
Estudio
de viabilidad
técnica y económica
Guided
by
PDGS
10x firmado por OEM/PYME
 Contrato de desarrollo del producto (PD)
Definición del equipo de expertos para realizar la Fase 1
Firma del Acuerdo de Confidencialidad
Firma del contrato de desarrollo de producto (PD)
Analysis
of part-functionalities,
-qualities
Análisisc)
de funcionalidad
y calidad
de la pieza
…
Technical
analysis
and estimates
c)
…
 Technical
&
Economical
Feasibility-Check
Análisis técnico
y estimaciones
Economic calculations and estimates
Guided
Estimaciones
y cálculos
y
(functionality,
( económicos
y, costs)
)
Analysis
Feasibility Check
by
Estudio de
factibilidad estimations / economical calculations PDGS
Technical
 Preparation
of primera
First Offer
Feasibility-Results
Preparación
de una
oferta
 Technical:
T
Technical:
h i
l
a) Calculation
…
of product-devel opment-costs
Cálculo de
los costes
a)
… de desarrollo del producto
Calculation of tooli ng costs
 Procedure
for
Obligation
Book Development
Cálculob)
de los
costes
de molde/utillaje
…
Calculation
of seri al production costs
b)
… de of
Definition
targets,
resources, budgets
Cálculo de
los costes
producción
en serie
 Procedure
for Obligation
Book
Development
Determine
expert-teams
STAGE
c)
…
Procedimiento
para
el
desarrollo
delper
Obligation
Book
c)
…
Definition
ofobligation
targets, resources,
budgets
Development
book
Definición de objetivos
objetivos, recursos y presupuestos
Elección del equipo de expertos para la planificación y el desarrollo en las 4 fases

Economical:

Determine
Project-Management
Desarrollo
del
Obligation Book (OB)
Economical:
Managers
Guided
by
PDGS
Determine expert-teams for 4 stages for proj ect-planning
and project- devel opment
Guided
Development of Obligation Book
by
Development-teams
PDGS
Determine
Project Management
Definicióna)
de
la dirección
del proyecto (PM)
a) …
…
 Determinación
de los gestores de proyecto/producto y “tutores" en la OEM y PYME
Project-controlling
Determine
anagers & tutors at OEM/SME
…
Uso deb)
software
de gestión deproject/product-m
proyectos –PM
b)
…
Determine
the use
of PM-Software
Instalación de
un control de proyecto
(coste,
tiempo, progreso) & EDV-data-exchange
c)
…
Installation
of project-controlling (cost, timing, progress)
PCT-FA 4.2.07
c)
…
 Estudio de Factibilidad
Evaluación del estudio de factibilidad
 Primera Oferta
Evaluación del coste de desarrollo de producto (PD) para la oferta
Evaluación de los costes de moldes/utillaje para la oferta
Evaluación de los costes de producción para la oferta
 Obligation Book
Definición de los costes de proyecto en OEM y PYME
Firma del Obligation Book por los gestores/dirección
 Dirección del proyecto
Firma de la organización de la Gestión del Proyecto - PM
victor.pe
[email protected]
moción
1. ORGANIZACIÓN Y
PDGS
[email protected]
moción
1. ORGANIZACIÓN Y
1 2 Advanced Part Sim (APS):: Prototipado Virtual
1.2.
Objetivo:
Advanced Part Sim, pretende dotar a la industria de métodos avanzados de
simulación de p
piezas p
plásticas p
por inyecc
y ción.
La empresa objetivo es la PYME.
El empleo de métodos virtuales durante la fase de desarrollo permite minimar
los procesos de prueba y error, adecuad
do cada tipo de cálculo a la fase de
desarrollo del producto..
p
[email protected]
Adv
vanced
PartSim
moción
Herramienta de Soporte 1: Sistema
a de Evaluación de Factibilidad
First draft
of part
Cycle time
Processability
Clamping force
Cost
Technology ,
material
selection
Structural
analysis
Process
simulation
Cost
ca
alculation
Easy-to-use
Easy
to use feasibility check
[email protected]
Adv
vanced
PartSim
moción
Herramienta de Soporte 2: Simulaciión para propiedades
estructurales de la pieza y vida a fatiga
Sims. inyección Disposición de fibras + Aná
álisis Tensiones  Simulación vida a fatiga
Simulación
de
Inyección Malla EF
Análisiis
de
Tension
nes Malla EF
Tensiones
Predicción
de vida a
fatiga
Tensores
de
orientación
Adv
vanced
[email protected]
PartSim
moción
Herramienta de Soporte 2: Simulaciión para propiedades
estructurales de la pieza y vida a fatiga
Fibre orientation
from process
simulation
lg N
llg N
Woehler curves
Structural
analysys using
linear elastic
material
behaviour
lg N
Life time
assessment
using FEMFAT
lg N
Local Woehler cu
urves

t
L d/ti
Load/time
course
[email protected]
L d spectrum
Load
t
Adv
vanced
PartSim
moción
Herramienta de Soporte 3: Simulación
n para proceso de inyección robusto
Basado en DoE (Diseño de Experimentos),
Experimentos) para automatización de proceso,
proceso molde y
pieza.
Simulación automátiica
DOE automático
Resultados de simulación
Optimización
Pieza y parámetros
de proceso optimizado
[email protected]
Modelado Automá
ático
Adv
vanced
Evaluación automática
de simulaciones
PartSim
moción
Herramienta de Soporte 3: Ejemplo
Optimización multidimensional
Espesor
: Dentro Tolerancias
: Fuera de Tolerancias
Posición Pto Inyecc
Problema: Alabeo
Cambios de espes
sores
y posición del P.In
nyecc
Reducción de alabeo
0.67 mm a 0.07 mm
Posición Pto Inyección
Versión Inicial
Optimización
Optimiz
ación
Adv
vanced
[email protected]
PartSim
moción
Herramienta de Soporte 4: Predicción
n de Defectos por Simulación
Producción
de piezas
con
defectos
Localización
n
del defecto
o
Correlación
Simulación
de la pieza
Parámetros loca
ales del
proceso
(estados sólid
do y
fundido))
Modelo
para la
predicción
de
defectos
[email protected]
Adv
vanced
PartSim
moción
1. ORGANIZACIÓN Y
1 3 Fabricación aditiva: Rapid
1.3.
d Manufacturing
TransRM
[email protected]
MetringRM
[email protected]
moción
1.3. Rapid Manufacturing: Can
nal de disparo del Airbag
Entrada canal trasero.
Colector azul
By-pass
s canal trasero.
Conexió
ón de colector
rojo a co
olector azul
Salida
canal
delantero
Entrada
canal
delantero
Base
B
mecanizada
TransRM
[email protected]
Sallida canal
trassero.
Colector rojo
MetringRM
[email protected]
moción
1.3. Lasercusing: Fabricación directa del Inserto en Molde
TransRM
[email protected]
MetringRM
[email protected]
moción
1.3. Lasercusing: Fabricación directa del Inserto en Molde
- Inserto en molde (Inversión ^10% aprox)
- Productividad (^40%)
- Evita duplicar moldes (Inversión <70%)
-Calidad (menos defectos y rechazos)
-Proceso de fabricación más robusto
-Diferencia Tecnológica respecto a la
competencia
-Tiempo de implementación (<50%)
- Mayor cumplimiento de la planificación
-MOLDES
MOLDES LÍDERES!
TransRM
[email protected]
MetringRM
[email protected]
moción
2 MATERIALES Y SUS TECNOLOG
2.
GÍAS DE TRANSFORMACIÓN
- Reciclado
R i l d y medioambiente
di
bi
- Nuevos materiales, aligeramiento y aislamiento
- Fibras naturales y biomaterialess
- Nanomateriales
- Materiales inteligentes
moción
3 Sistemas de propulsión
3.
prop lsión y combu
combustibles
stibles a
avanzados
an ados y alternativos
alternati os
moción
4 N
4.
Nuevas
e as arq
arquitecturas
itect ras de vehículo
ehíc lo
os
Reducción de peso de los ve
ehículos
Reducción de las p
pérdidas p
por fricción y rodadura
Reducción de las pérdidas aerodinámicas
a
Mismas condiciones de segu
uridad como mínimo
NUEVOS PLÁSTICOS
5. Seguridad del vehículo y del tran
nsporte
Carrocería de absorción de impactos
i
P t
Protección
ió d
de llos peatones
t
NUEVOS PLÁSTICOS
moción
2 MATERIALES Y SUS TECNOLOG
2.
GÍAS DE TRANSFORMACIÓN
- Reciclado
R i l d y medioambiente
di
bi
- Nuevos materiales, aligeramiento y aislamiento
- Fibras naturales y biomaterialess
- Nanomateriales
- Materiales inteligentes
moción
2. MATERIALES Y SUS TECN
NOLOGÍAS DE TRANSFORMACIÓN
2.1 Reciclado y medioambiente
-Em
mpleo de poliolefinas (TPO y otros)
term
moplásticas: SOLUCIONES “ALL PP”
-Inte
egración de componentes (tablero,
reve
estimientos, carrier, conductos de
aire
i eación,
ió rellenos
ll
aislantes,
i l t
inso
onorización)
-Pro
ocesos de unión (soldadura por fricción,
IR, otros) sin tornillos, clipajes…
-Re
ecuperación de estirénicos y
com
mpatibilización estirénicos con
poliolefinas ((SEBS, otros))
moción
2 2 Nuevos materiales,
2.2.
materiales aligeramiento y aislamiento
INNOVADORA TECNOLOGÍA DE INYECCIÓN ASIS
STIDA CON FLUÍDOS
SUPERCRÍTICOS (MUCELL)
Sandwich Struecture. Solid+Miccrocelluar foaming
In
nyectores de gas en condiciones
supercríticas (CO2, N2)
Mezcla SCF liista
para inyecta
ar
DuPont PA 6/6 with 33% glass fiber filled
Scanning Electron Microscope (SEM)) microstructure
Termoplástico fundido
convenciona ((PP,, ABS,, PA,, etc…))
moción
2.2.
BENEFICIOS DE LA TECNOLOGÍA MUCELL
Reducir la viscosidad del fundido:
•
•
•
•
•
Disminución de la fuerza de cierre necesaria en
n la máquina
Disminución de la presión de inyección
Posibilidad de llenar piezas de pared estrecha sin
s dificultades
Reducir n
nº de puntos de inyección.
inyección
Posibilidad de hacer moldes en materiales mas
s blandos (Al)
Mejoras en deformaciones – tensiones internas en pieza
Estabilidad dimensional y Eliminación de rechupes.
Reducción del tiempo de ciclo
•
•
ya que se elimina la fase de compactación
n
Al ser mas fluido se pueden bajar tempera
aturas
Minimizar la aparición de Rebabas
Reducir el peso de la pieza (ahorro de materia
a prima del
orden del 15%), manteniendo las prropiedades
mecánicas.
nente
Mantener de la rigidez y resistencia del compon
moción
2.2.
Ejemplo: Sunroof
1. En una sola pieza
2. Bajo espesor moldeable en una largo recorrido
de flujo en molde
3. 25% más ligero que su antecesor
4. Sustitución del PBT con 30 a 45% de fibra larga
por PP con 45% de fibra corta
5. Porque es más estable dimensionalmente
Inalfa´s use of MuCell microcellular foa
am for Cadillac´s SRX sunroof. Source: Plastics Eng. SPE. Sept. 2010
moción
2.2.
INNOVADORA TECNOLOGÍA DE INYECCIÓN DE
D COMPOSITES LFT-G
Hay un potencial de aligeramiento de hasta un 30
0% en la estructura del vehículo mediante:
1. El empleo de aceros alta resistencia (AHSS), aluminios,
a
magnesio.
2. El empleo de composites para obtener chasis monocascos (Carbon Fiber)
3. El empleo de composites termoformados de matriz
m
termoplástica para Clase A (Aletas,
capot, puertas, portón, techos y suelos)
4. El empleo del hibridaje metal-metal, metal-com
mposite, metal-plástico
5. LigthCarbonCars: Propone el empleo de refuerzos de bajo coste para recubrimientos
interiores y pieza estructural por SMC o RTM.
6. Una opción es la incoporación de termoplásticcos inyectados reforzados con fibra larga.
moción
2.2.
INNOVADORA TECNOLOGÍA DE INYECCIÓN DE
D COMPOSITES LFT-G
Sigue primando la posibilidad de producir cientos de miles de piezas con cadencias
elevadísimas ( < de 1 minuto de ciclo)
moción
2.3.
2
3 Fib
Fibras naturales
t l y bi
biomateriales:Pr
t i l P oducto
d t renovable
bl para ell
desarrollo sostenible
How Green Is My Car?
“Bioplástico o Polímero biobasaddo:
Se trata de emplear
p
materiales durables o biiodegradables
g
q
que p
procedan de
una fuente renovable o una fuente reciente, sean
s
naturales o sintéticos”
Source: Mich
hel Huneault
Professor, Chemicaland BiotechnologicalEngineering, Universitéde Sherbrooke, Canada
Invitedresearrcher, NationalResearchCouncil of Canada
1. Desarrollo de paneles, techados, maleteros y ottras
piezas p
p
para vehículos a p
partir de p
plásticcos
reforzados con fibras naturales como el lino,, el
cáñamo o el yute (entre otros).
2. Desarrollo de bioplásticos a partir del aceite de
soja
j o de
d los
l hidratos
hid t de
d carbono
b
d la
de
l patata.
t t
moción
2 3 How Green Is My Car?
2.3.
“Ford usa espumas de polliuretanos basados en polyoles
derivados de la soja en 23
3 de sus modelos de auto” se
considera BIO
El ahorro en consumo de petroleo
p
es de 1.500 Toneladas
Source: Plastics Engineering. SPE. Sept. 2010
moción
2.3.
“Ford usa en 2010 polipropileno reforzado con un 20% de
paja
p
j de trigo
g en sus compartimentos
p
p
posteriores
El ahorro en consumo de petroleo es de 10
0 Ton/año y las
emisiones se reducen en 15 Ton/alo
Las fibras naturales:
- Provienen de fuentes renovables,
- Son abundantes y económicas,
- Tienen un peso ligero,
- Son biodegradables,
- Presentan buenas p
propiedades
p
mecánicas
- Buenas propiedades de aislamiento acústico y
térmico,
- El coste de producción es mucho menor
- Durante su producción se reducen las emisiones
contaminantes.
S
Source:
http://www.gizmag.com/ford-flex-2010-wheat-straw-reinforced-plastic/13419/
moción
2.3.
“Mazda desarrolla Bioplasticos de alta resisstencia y alta temperatura
de trabajo
j p
para su utilización en p
piezas dell interior del automóvil
(colaboración entre industria-universidad y gobierno).
También, para 2013 esperan tener un polip
propileno basado en
biomasa”
biomasa
Sus propiedades:
- Suficiente calidad superficial para el interior,
- Resistencia mecánica y térmica para el exterior,
- Emplea aditivos que mejoran un 25% estas
propiedades incluido absorción de impactos.
- Por p
primera vez sirve p
para inyección
y
((no
termoconformado o extrusión únicmante),
- Proviene de plantas (almidones PLA y azúcares)
en un 80%
- Se ha aplicado en el Premacy Hydrogen RE
Hybrid (panel de instrumentos y fittings)
Source: http://www.mazda.com/csr/download/pdf/2006/e2006_p31.pdf /
moción
2 4 Nanomateriales:
2.4.
NANOCOMPOSITES: Materiales de matriz polimérica y mejorados con nanorefuerzos.
mejoras sustanciales con respecto a sus equivalen
ntes actuales, en las características mecánicas,
eléctricas, ópticas, etc., o en su comportamiento ante
e el fuego o el calor entre otros.
Se incorporan:
- Nanofibras (GANF),
(GANF)
- Nanotubos de carbono,
- Nanoarcillas (MMT,…),
- Nanoóxidos metálicos ((de ZN,, Al,, Ti))
- Nanotubos Halloysite
- Nanoláminas de grafeno,
- y otras nanopartículas
Asimismo, algunas de las partículas pueden dotar a los materiales nanocomposites de propiedades
funcionales respecto a algunos requerimientos como
o:
- Resistencia al rayado
- Absorción de radiación IR
- Hidrofobia o hidrofilia
moción
2 4 Nanomateriales (Propiedades frentte al Coste):
2.4.
moción
2.4. Nanomateriales:
Para aprovechar
sus propiedades
i d d
es imprescindible
su:
Funcionalización
Exfoliación
Y Dispersión en la
Matriz polimérica
moción
2.4. Nanomateriales: Mejora del exte
erior del
coche con nanopartículas:
Superhidrofílicas para tener propieda
ades de
autolimpieza.
p
Así mismo, al evvitar la
condensación de agua en forma de gotas
g
se
evita el vaho.
O Hidrofóbicas, con el fin de repele
er agua,
aceites y prevenir no únicamente la co
orrosión
sino también otros tipos de suciedad
moción
2.4. Nanomateriales: Nanocompositess de Policarbonatos Ligeros (PC)
Lexan con poly
poly-siloxano
siloxano como Exatec (SABIC):
-long-term weathering
-Clarity
Cl i for
f life
lif
-50% ahorro en peso
-Libertad
Libertad en estilo y disñeo
1.hard coating after molding the PC substrate to
provide scratch resistance and UV protection
2.in-mold films
3.PC/acrylic “hybrids
WMG => nanocomposite: nanoclay or metal
4.oxide ceramic increased abrasion, solvent, an
nd
moisture
i t
resistance
i t
without
ith t loss
l
off clarity
l it
5.Film laminates =>Light-absorbing particles
provide over 99% UV blockage and
Source: http://www
http://www.ptonline.com/articles/200710fa2.html
ptonline com/articles/200710fa2 html
reduces solar heating of the car interior.
The film can also provide added strength, durability, and acoustic insulation
moción
2.4. Nanomateriales: Nanocompositess de PP o PA con refuerzo de
nanoclays o nanotubos de halloysite (Proyecto Nanoplas)
Creación de blends nanocompuestos
n
en
base a poliolefinas y poliamidas mejoradas
con nanotubos de h
halloysita (HNTs)
Fundació
ón aiTIIP
Colabora: Instituto de Nan
nociencia de Aragón
(Universidad de Zaragoza)
Proyecto financiado por:
moción
Nanoplast: Extrusion-compunding Sc
caled Industry Nanotechnology.
Proceso ZSK 26 Megacompunding
g
p
g en
n Fundación aiTIIP.
PROCESO DE OBT
TENCIÓN DEL MASTERBATCH DE ALTA
CONCENTRACIÓN.
moción
Nanopalst: Inyección de precisión en
n Fundación aiTIIP.
PROCESO DE OBTENCIÓN DE PROBET
TAS PARA LA
CARACTERIZACIÓN DEL MATER
RIAL
moción
2.4. Caracterización físico-química (IN
NA-UZ)
XRD
Halloysite
peak
Al preparar el masterbatch, la
a PA6 virgen
adquiere el pico característico de la halloysita.
SEM (agregados con baja
velocidad de extrusión)
TEM (buena dispersión a
250nm con alta fricción en
extrusión y suficiente tiempo
de residencia en inyección)
moción
Nanoplast: Caracterización mecánica
a (I3A-UZ)
TRACCIÓN
FLEXIÓN
B (PA6 natural)
C (PA6 +3%)
D (PA6+6%)
80
0
70
0
60
0
50
0
40
0
30
0
20
0
10
0
0
Modulo E (Mpa)
PA6 natural
PA6 + 3% NTH
PA6 + 6% NTH
MB al 30%.
Tension maxima Mpa
moción
Nanoplast: Aplicación Industrial
Desarrollo de brackets en materiale
es técnicos reforzados con fibra
de vidrio con el objeto de:
-disminuir su peso un 15%
-incrementar su resistencia al impacto
-aplicar novedosas tecnologías escalables
-generar
g
metodologías
g
innovadoras de trabajo
j
-ampliar las sinergias de colaboración entre em
mpresas, centros tecnológicos y Universidad
moción
2.4. Nanomateriales: Nanocomposittes PP/PS/nanoclays
-REQUERIMIENTO
REQUERIMIENTO NO CUMPLIDO: RAYAD
DO DE LAS PIEZAS
-Materiales a Sustituir: PP+20%Talc Filled o ABS
CEFA y AITIIP trabajan conjuntamente en
n diseño y pruebas de nuevos materiales
que cumplan con los requerimientos que fallan
f
típicamente (ej. rayado)
moción
2.4. Nanocomposites: PP/PS/nanoc
clay blend (ELAN XP Putsch Tech)
PP/PS/Minerall fill
PP/PS/Mi
filled
d
Large (30m)
PP/PS/nano
oclay blend
PP/PS
inmiscible
moción
Aplicaciones PP/PS/nanoclay blend (ELAN
(
XP)
-resistencia al rayado
-menor densidad
-estabilidad térmica y UV
-resistencia al impacto
-no necesita pintado
-baja viscosidad
-acabados mate
B column Audi A3
seat pan
nel Audi A3
air vent VW group
hatch back Audi A3
seatbelt cover
c
Fiat/GM
moción
Optimización de la calidad de los productos
p
plásticos y
metálicos aplicando Nanotecnología directamente sobre la
materia prima o como tratamiento supe
erficial.
Objetivos generales
• Permitir a las PYMEs participantes y, en general, a todas las
PYMES de los sectores plástico y metal, conocer y
capacitarse mediante nanotecnología
as.
as
• Intensificar la capacidad producttiva de las PYMEs
permitiéndoles la mejora de productos, procesos y servicios a
través de las nanotecnologías.
Capacitar a 12 PYMEs españolas
s
FEDER
FONDO EUROPEO DE
DESARROLLO REGIONAL
UNIÓN EUROPEA
“UNA MANERA DE HACER EUROPA
moción
O
Objetivos
para lasPYMEs
Materias primas
Diseño de Productos
Procesos
Post Procesos
N
A
N
O
T
E
C
N
O
L
O
G
Í
A
S
Nuevos productos optimizados
•Incremento de la competitividad de las
e
empresas
involucradas en la cadena de valor
d plástico y del metal.
del
•A
Aumento de las prestaciones de los
p d t
productos
que ofrecerán
f
á
l
las
PYME
PYMEs
p
participantes.
•Q
Que las PYMEs participantes puedan
c
comprobar
como pueden mejorar sus
p
productos
mediante nanotecnologías, sin
n
necesidad
de una fuerte inversión.
•S
Se pueden abordar las ventajas que ofrecen
d
desde
varios nieles:
1.
1
2.
3.
4.
Desde la materia prima.
prima
Desde el diseño.
Desde los procesos.
post-procesos.
p
Desde los p
FEDER
FONDO EUROPEO DE
DESARROLLO REGIONAL
UNIÓN EUROPEA
“UNA MANERA DE HACER EUROPA
moción
-Interiores: CONDUCTOS DE AIREA
ACIÓN
-Procesos
P
d
de E
Extrusión
t ió soplado
l d cada
d vez más
á té
técnicos
i
y complejos
l j
-Herramientas avanzadas de simulación de proceso
moción
ACIÓN
-Se
S fabrican
f bi
por extrusión-soplado
t ió
l d
1
2
3
4
moción
ACIÓN
-Diseños
Di ñ geométricos
ét i
cada
d vez más
á complejos.
c
l j
V
Varios
i materiales.
t i l
-Se hace necesaria la simulación para
a:
. - determinar espesores finales de la piezas, estiramientos del
.
material, esfuerzos residuales pa
ara posterior análisis mecánico,
.
optimización del “parison” para evitar
e
rebabas.
Adaptador Opel
Zafira 2009 para
Algontec S.L.
Espesores finales de pieza.
Exte
ensión del material.
moción
ACIÓN
- Se
S necesitan
it nuevos procesos d
de ttra
ansformación:
f
ió
-3D
3D FORMING
moción
ACIÓN
- Se
S necesitan
it nuevos procesos d
de ttra
ansformación:
f
ió
- MICROCELLULAR
FOAMING
ESTRUCTURA MICROCELULAR
DEL PARISON
ESTRUCTURA MICROCELULAR DEL
PRODUCTO FINAL (REDUCCIÓN DE
HASTA EL 30% DE DENSIDAD)
www.aitiip.com
p
Muchas
h Gracias
G
por su Atención!
A
!
Parque Tecnológico Cogullada
Ctra. Cogullada nº 20 Naves 7-8
50014 Zaragoza ESPAÑA
TEL: 976 464544
FAX: 976 476187
e-mail: [email protected]

Tendencias Plástico en Automoción

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