Engineering Design 2009-02

Transcripción

Engineering Design
2009-02
Responsible
innovation
now *
*Innovación responsable ya
DuPont ofrece la gama de polímeros de
ingeniería procedentes de fuentes
renovables más amplia de la industria.
Continúa en página 2
Innovación responsable ya
Por Marsha Craig, responsable de negocio global y materiales procedentes
de fuentes renovables y Karin Weining, directora de marketing global de
DuPont Engineering Polymers
Marsha Craig
En la recesión económica
actual afrontamos unos retos
globales sin precedentes. El
incremento general en los costes de la energía, el agotamiento de las reservas de
petróleo o el incremento en
Karin Weining
las emisiones de gas de efecto
invernadero, son ejemplos de algunos
de los retos para los cuales DuPont y
sus clientes deben encontrar nuevas
soluciones más sostenibles que se
ajusten a la realidad de la economía y
creen oportunidades para el crecimiento. Bajo el título de “Innovación
responsable ya”, DuPont reconoce la
necesidad de actuar con urgencia para
encontrar soluciones que vayan más
allá de la creatividad y la innovación en
la ciencia material, en colaboración con
nuestros clientes y sus clientes.
De acuerdo con esta tendencia,
hemos llevado las prestaciones de los
plásticos a nuevas fronteras, buscando
la reducción de nuestra huella
medioambiental y la de nuestros clientes. Para ello, DuPont invierte en la
economía de bioproductos, centrando
una parte de sus esfuerzos en I+D a la
introducción en el mercado de polímeros procedentes de fuentes renovables. El resultado es que DuPont ofrece
la gama más amplia de polímeros de
ingeniería de origen renovable – proporcionando unas prestaciones y una
funcionalidad equivalentes o mejores
que las de los materiales provenientes
del petróleo, a la vez que reduce el
impacto ambiental. Estos productos no
sólo reducen la dependencia de los
combustibles fósiles sino también la
producción de gases invernaderos y el
consumo de energía en los procesos
de producción, comparados con los
productos provenientes del petróleo.
Con la innovadora tecnología actual,
todo esto es posible sin comprometer
las prestaciones.
2
Resinas termoplásticas
DuPont™ Sorona® EP
Los polímeros de ingeniería
procedentes de fuentes renovables de DuPont representan una nueva clase de polímeros termoplásticos. Su
contenido renovable viene
indicado en un porcentaje
sobre el peso total, de al
menos el 20%. Los polímeros termoplásticos
DuPont™ Sorona® EP
contienen entre el 20%37% de material derivado del maíz mediante
propanodiol de origen
renovable DuPont Tate &
Lyle Susterra™. Sorona® EP proporciona prestaciones y características de
moldeado similares a las del PBT (polibutileno de tereftalato). Además de su
excelente resistencia y rigidez, posee
una apariencia superficial mejorada,
una menor deformación y una buena
estabilidad dimensional, haciéndolo
ideal para su uso en componentes de
automóviles, sistemas eléctricos y electrónicos, así como en productos industriales y de consumo.
Elastómeros termoplásticos
DuPont™ Hytrel® RS
Los elastómeros termoplásticos Hytrel®
RS, que contienen del 35%-65% de
material de origen renovable, están
fabricados con poliol procedente de
materias primas vegetales. Proporcionan las mismas características de las
resinas originales Hytrel® – una combinación única de resistencia, tenacidad
y resistencia a la flexión tan necesaria
en aplicaciones como las mangueras y
tubos para el sector industrial y automovilístico; fuelles soplados para juntas de velocidad constante; piezas moldeadas por inyección como cubiertas
de air bag y absorbedores de energía.
El cuello de las
nuevas botas de
esquí “Ghost” de
Salomon es uno
de los primeros
usos comerciales
del elastómero
termoplástico
Hytrel® RS
Una de las primeras aplicaciones de
Hytrel® RS fue llevada a cabo por Salomon, fabricante de artículos deportivos, para sus botas de esquí “Ghost”.
El material combina propiedades claves
como resistencia al impacto a bajas
temperaturas, durabilidad y flexibilidad, haciendo estas botas más cómodas y facilitando la transmisión del
movimiento a los esquíes – con un
mejorado ciclo vital. Los futuros grados
de Hytrel® RS incluyen grados de extrusión para recubrimientos de cables y
tubos de automóviles, y grados moldeables por inyección para muebles de
oficina y bienes de consumo, entre
otros.
Nylons de cadena larga
DuPont™ Zytel® RS
Los polímeros basados en ácido sebácico, obtenido de plantas de aceite de
ricino, completa la gama de polímeros
de ingeniería de DuPont procedentes
de fuentes renovables. Esta gama consiste en dos nylons de cadena larga –
la poliamida 1010 DuPont™ Zytel® RS,
de origen 98% renovable, y la poliamida 610 Zytel® RS, de origen renovable en más del 58% de su peso. El uso
El primer uso de la poliamida 610 Zytel® RS en
Europa ha sido en la empuñadura, cubierta y cinta
de seguridad del bastón de nordic walking
“Exel NW ECO Trainer” de EB Sports GmbH, Alemania
de los bio-monómeros de cadena larga
mejora la resistencia química y a la
hidrólisis, sobre todo al estar expuesLa resina poliamida Zytel® RS fue empleada por primera vez en el acabado de la
nueva cubeta de radiador de coches de
DENSO Corporation, siendo el debut de
un plástico de DuPont de origen renovable en exponerse al entorno caliente y
químicamente agresivo del motor
tos a hidrocarburos polares, en comparación con las poliamidas 6 y 66.
Cuando están expuestos a otros
medios agresivos como agua caliente o
cloruro cálcico, los grados de poliamida 610 reforzados con fibra de vidrio
muestran una excelente resistencia, en
comparación con PA66 GF30. Tanto la
poliamida 610 como la 1010 demuestran una gran resistencia al envejecimiento térmico, que puede mejorarse
con estabilizantes.
Las poliamidas 610
Zytel® RS LC3060 y
1010 Zytel® RS LC 1000
no reforzadas y de alta
viscosidad están disponibles para aplicaciones
de extrusión como
líneas de mangueras
flexibles. La modificación con los materiales
de carga y reforzantes
mejora todavía más las
propiedades mecánicas
de los nylons de cadena
larga de Zytel® RS, facili-
tando su adopción en piezas estructurales. En el sector de la
automoción, las primeras aplicaciones fueron en las áreas que
precisaban una alta resistencia química
– como el circuito del agua – o una
estabilidad dimensional. Uno de los
ejemplos comerciales de esta tendencia es la cubeta de radiador desarrollado por DENSO Corporation, que
ofrece resistencia al cloruro cálcico y al
agua caliente. La poliamida de grado
Zytel® RS contiene un 33% de fibra de
vidrio e incluye en un 40% del contenido en peso obtenido de fuentes renovables.
Mediante la innovación de DuPont
hemos podido obtener los bloques
básicos para estas tres familias de producto de resinas procedentes de fuentes renovables – reduciendo el impacto
medioambiental de sus predecesores
no comprometidos. Los materiales
obtenidos de fuentes renovables son
una idea ya real.
Contenidos
Página 4
Página 8
Carcasas de faros efectivas en costes con
Crastin®
Cadena transportadora de polímero con
mejores prestaciones
Las carcasas de faros del Audi A4 se basan en la
solución de DuPont “Diseño-Materiales-Proceso”.
Avances para ampliar la gama de aplicaciones de
las cadenas transportadoras de polímeros.
Página 6
Página 10
Los polímeros de DuPont ayudan a la movilidad
Ampliando los límites de la durabilidad
La celebración de los 25 años de Hytrel® en
recubrimientos CVJ (fuelles homocinéticos).
Página 7
Más de tres cuartas partes de los plásticos
empleados en un accesorio compacto y ligero para
sillas de ruedas manuales proceden de DuPont.
Página 11
Noticias Primer uso comercial de la poliamida
DuPont™ Zytel® RS de fuentes renovables en
Europa. / Un prototipo de taco de fijación de pared
fabricado con Zytel® RS.
Delrin® proporciona una dosis de aire fresco
Delrin® se emplea en el mecanismo interno de un
ambientador de Sara Lee.
3
Carcasas de faros distintivas y
efectivas en costes con Crastin®
Por Michal Siler, Segment Manager Automotive Lighting,
Los faros de automoción – que dan la oportunidad de añadir personalidad al estilo del
vehículo – pueden fabricarse de forma mucho más barata mediante la solución
“Diseño-Materiales-Proceso” de DuPont. El proveedor de iluminación exterior de
automóviles – Automotive Lighting de Reutlingen (Alemania) – ha adoptado esta
solución única de DuPont para el desarrollo de las carcasas de los faros del nuevo
Audi A4.
El faro es uno de los aspectos de
diseño más importantes de un coche,
junto con la carcasa – el anillo embellecedor localizado entre los reflectores y
la carcasa del faro – y juega un papel
importante en el estilo por su alta visibilidad. Como resultado, la calidad
superficial y estética, además de los
requisitos prácticos de resistencia a
alta temperatura, facilidad de metalización, resistencia a los efectos climáticos y humedad, estabilidad dimensional y procesabilidad, son las claves de
esta pieza moldeada por inyección.
Los fabricantes de carcasas de faros
han confiado tradicionalmente en policarbonatos resistentes a altas temperaturas o PBT estándar, pero muchos han
buscado en DuPont una solución a
medida que combine las excelentes
propiedades de DuPont™ Crastin® PBT
con técnicas innovadoras de fabricación, diseño y desarrollo para obtener
unos resultados con más estilo y
menos coste. Una de estas compañías
es Automotive Lighting, fundada en
1999 como joint venture entre Magneti
Marelli y Robert Bosch GmbH.
Para la especificación del material
para las carcasas de los faros (tanto de
xenón cómo halógenos) del nuevo Audi
A4 y Audi TT, Automotive Lighting eligió
Crastin® por encima de otros materiales competitivos. “El material de
DuPont proporciona una resistencia
mucho más alta a la temperatura (hasta
170 °C) en comparación con los policar-
4
bonatos estándar, a un menor coste
que los policarbonatos resistentes al
calor y con menor emisión de gases
que otros PBT”, asegura Alexander
Müller, líder del equipo de desarrollo
de Automotive Lighting Reutlingen
GmbH. Como los grados Crastin® para
carcasas de faros están optimizados
para proporcionar una alta estabilidad
y una baja degradación térmica durante
el proceso de moldeado, Automotive
Lighting fue capaz de alcanzar unas
tasas de rechazo muy bajas durante la
producción. Los especialistas técnicos
de DuPont en Alemania trabajaron de
forma muy estrecha con ellos para definir el diseño óptimo de la pieza, molde
y maquinaria para cumplir los requisitos técnicos, logrando la máxima productividad al menor coste. “Durante las
pruebas y puesta en marcha de la producción para las carcasas de faros del
Audi A4, Crastin® mostró la más alta
productividad en comparación con
otros materiales PBT disponibles, gra-
Contacto
Automotive Lighting
Reutlingen GmbH
Tübinger Str. 123
72762 Reutlingen/Alemania
Teléfono +49 7121 35-6000
Fax +49 7121 35-6065
[email protected]
www.al-lighting.com
cias a la calidad del material y al excelente apoyo del equipo técnico local”,
confirma Alexander Müller. “Sobre todo
nos quedamos asombrados con el ahorro de costes en una aplicación muy
exigente y de alta visibilidad. La calidad y apariencia de las carcasas del
faro que desarrollamos para el A4 fue
muy apreciada por Audi”.
Los grados de Crastin® para carcasas de faros también fueron optimizadas a nivel de fluidez y estabilidad en
un entorno a alta temperatura y están
diseñados para proporcionar una alta
calidad y
una superficie lisa de clase A al salir del
molde, sin defectos. Aunque no
afecta a las carcasas de faros desarrollados por Automotive Lighting, los grados de Crastin® pueden emplearse en
metalización directa, ofreciendo a los
diseñadores más flexibilidad y libertad,
reduciendo costes totales. DuPont está
trabajando en la mejora de las prestaciones de su gama de grados de
HTN51G35EF
Nuevos grados de
DuPont™ Zytel®
HTN mejoran
propiedades
eléctricas
Tres nuevos grados de DuPont™ Zytel®
HTN PPA “Electrical/Electronics Friendly
(EF)” han sido formulados para evitar
ingredientes que puedan ocasionar
corrosión en hilos finos de cobre de
bobinas o en contactos eléctricos sensibles de piezas que funcionan en entornos húmedos y cálidos en aplicaciones
automovilísticas e industriales. En comparación con los grados estándar de
Zytel® HTN, las resinas EF proporcionan
mayor retención de resistividad en volumen en exposición a humedad. Ensayados en los Centros Técnicos de DuPont,
los grados EF pasaron el ensayo CTI en
las condiciones más severas.
Zytel® HTN51G35EF ofrece la más elevada retención de propiedades en exposición a la humedad y productos químicos a temperaturas elevadas y a largo
Resistencia
química
Resistencia a
temperatura
elevada
Retención de
propiedades en
exposición a
humedad
Crastin® para carcasas
de faros, incluyendo una mayor resistencia a altas temperaturas y estabilidad de la pieza, así como el empleo de
materiales procedentes de fuentes
renovables en la misma aplicación.
HTN52G35EF
HTN54G35EF
Mayor fluidez
en piezas de
pared delgada
Resistencia a
ciclo térmico
Temperatura de
molde controlada
por agua
Mayor resistencia
al impacto
Temperatura de
molde controlada
por agua
Los productos DuPont™ Zytel® HTN “EF” están disponibles en tres series de resinas
con refuerzo de fibra de vidrio: HTN51G, HTN52G y HTN54G, que ofrecen una posible solución en entornos cálidos y húmedos en los que se precisan propiedades de
reducción de la corrosión y mayor retención de propiedades eléctricas.
plazo cuando se compara con otras PPA.
Zytel® HTN52G35EF proporciona mayor
fluidez para piezas con secciones de
pared delgadas, como conectores. Zytel®
HTN54G35EF ofrece mayor resistencia al
impacto y tiene un comportamiento
excelente de prestaciones en ciclos térmicos, lo que supone una ventaja en
aplicaciones de encapsulación. Ambos
grados, HTN52G35EF y HTN54G35EF,
ofrecen también a los fabricantes la ventaja de la utilización de agua para el control de la temperatura del molde. Las
tres resinas contienen un 35 por ciento
de refuerzo de fibra de vidrio.
Sus aplicaciones potenciales en
automoción incluyen sensores encapsulados para el control de la velocidad
de las ruedas, la presión hidráulica o
de aire y funciones de transmisión, así
como los conectores de cables de alto
voltaje en vehículos eléctricos e híbridos. Otros usos potenciales incluyen
componentes eléctricos en los que se
precisa conservar las propiedades
eléctricas en exposición a la humedad.
5
Ampliando los límites de la durabilidad
Por Eric Randa, DuPont Automotive Chassis Segment Manager
El elastómero termoplástico
DuPont™ Hytrel® en aplicaciones de recubrimiento CVJ
(fuelle homocinético) cumple
25 años y tiene en su haber
más de mil millones de fuelles
en servicio sin fallo material.
Los fuelles CVJ son juntas flexibles que
protegen el eje de rotación del vehículo
de piedras y polvo, proporcionando una
barrera contra las grasas del eje.
Haciendo énfasis en el término “constante”, este componente afronta una
media de 240.000 kilómetros de
flexión continua, golpes y ciclos
térmicos durante su ciclo de vida.
En los años 70, cuando los fabricantes de coches cambiaron a vehículos de
tracción delantera para adaptarse a las
normas de ahorro de combustible, los
fuelles estaban hechos de caucho, a
pesar de sus limitaciones en términos de
fatiga a la flexión y resistencia a las grasas de las juntas. La posterior introducción de los elastómeros termoplásticos,
como Hytrel® de DuPont, supusieron un
gran paso en el cambio por este componente – la durabilidad era casi el doble,
así que los fabricantes y los usuarios
tenían menos preocupaciones en cuanto
a su sustitución o mantenimiento; y los
ingenieros podían diseñar ejes más
6
pequeños, compactos y económicos.
El fuelle original CVJ fabricado para
General Motors-Saginaw Steering, moldeado por ABC Group Inc. de Canadá,
ha sido nominado por la Sociedad de
Ingenieros Plásticos para el premio Hall
of Fame, que reconoce cada año aplicaciones que llevan en uso 10 años o
más, y que han tenido una contribución
significativa y duradera en las aplicaciones de plásticos para automóviles.
Actualmente, los vehículos con cuatro o más fuelles CVJ en el interior y
exterior, los fuelles propulsores y fuelles
de transmisión trasera, están fabricados
en su inmensa mayoría con Hytrel® u
otros elastómeros termoplásticos. El
elastómero acrílico de etileno DuPont™
Vamac® Ultra se utiliza generalmente
para la cara caliente interior de los fuelles CVJ por su combinación de ahorro
de costes, amplia gama de temperaturas, resistencia a la grasa y a la punción.
DuPont ofrece actualmente una
gama de productos Hytrel® que man-
tiene un equilibrio entre prestaciones y
costes, convirtiéndose en referencia por
su excelente resistencia a la grasas,
durabilidad a temperaturas elevadas,
flexibilidad a baja temperatura y demás
prestaciones históricamente demostradas. En comparación con el caucho,
Hytrel® ofrece un diseño con paredes
más delgadas para una mejor adaptación a espacios estrechos, prestaciones
mejoradas y durabilidad para una mejor
vida útil. En comparación con los copoliésteres, Hytrel® ofrece una combinación óptima de flexibilidad y rigidez,
evitando así costosas reparaciones.
Con nuevos y diferentes grados de
bajo coste para un proceso mejorado
planeado para el año próximo, así como
futuras mejoras incluso a mayores temperaturas, resistencia a la abrasión y
mejor fatiga a flexión, Hytrel® continúa
ofreciendo prestaciones sin problemas
para los próximos 25 años y más.
www.automotive.dupont.com
Nordic Walking ecológico
La primera utilización comercial en
Europa moldeada por inyección de
la poliamida DuPont™ Zytel® RS
de fuentes renovables se ha dado
en la empuñadura, remate, tapa y
elementos de sujeción del nuevo
palo de Nordic Walking ‘Exel NW
ECO Trainer’ de EXEL Sports Brands
(ESB), de Stephanskirchen, en Alemania. La poliamida 610 no reforzada se produce utilizando un
ácido sebácico de plantas de
aceite de ricino. El contenido de
fuente renovable del Zytel® RS es
del 58% de su peso. Esto fue un
factor crucial para que el fabricante de
equipos deportivos decidiera no sólo
situar su producción en Europa, sino
también lanzar al mercado un modelo
competitivo basado en este material.
“Todos los componentes carecen de
disolventes y toxinas. De este modo,
podemos garantizar que nuestros clientes obtienen productos respetuosos con
el entorno, ofreciendo las mejores prestaciones según las normas de calidad
europeas,” ha dicho Richard Holzner,
director de producto de ESB para los bastones de marcha Exel, sobre las razones
de la compañía para elegir Zytel® RS.
Más allá de su estupendo acabado
superficial, la poliamida de cadena
larga 610 ofrece una resistencia química excelente, baja absorción de la
humedad y una resistencia a temperaturas entre -40 °C y 50 °C. Las piezas
fueron diseñadas y fabricadas por
Metall und Plastikwaren Putz GmbH
(MPP), de Abtenau (Austria). “La capacidad de procesado del Zytel® RS reforzado es similar a la de la poliamida 66.
El material también se colorea fácilmente,” ha informado Georg Putz,
director general de MPP. “Las únicas
diferencias fueron una temperatura de
fusión aproximadamente 40 °C inferior
y una menor variación en los valores
de la contracción.”
Un prototipo de taco de fijación de pared fabricado con Zytel® RS
El grupo de compañías fischer de Waldachtal, Alemania – conocido por sus
sistemas de fijación de pared – ha
presentado recientemente una versión “orgánica” del taco de fijación
universal UX de fischer, fabricado con
nylon DuPont™ Zytel® RS de origen
renovable. Disponible inicialmente
como prototipo para evaluar su aceptación en el mercado, fischer llevó su
taco de fijación de pared “orgánico” a
la feria Fakuma en Friedrichshafen
(Alemania) en octubre.
El grado de Zytel® RS empleado en
el nuevo taco de fijación tiene un contenido procedente de fuentes renovaEl fischer UX de
materiales renovables
también agarra en
todas las paredes
Foto:
© fischerwerke,
Waldachtal
bles del 58% en peso. “Pruebas extensivas y a largo plazo han demostrado
que el UX de fischer fabricado de este
material tiene las mismas prestaciones
que los productos testados hechos de
nylon convencional”, dice Rainer
Fischer, responsable de desarrollo de
sintéticos en fischer. El taco de fijación
“orgánico” ha mostrado los mismos
valores que el taco de fijación universal UX convencional. Ambos tacos de
fijación ofrecen las mismas prestaciones a altas temperaturas.
El taco de fijación universal UX de
fischer fabricado con nylon convencional ha copado el mercado durante
muchos años, ofreciendo a los usuarios confianza y seguridad. Con cada
vuelta del destornillador, el taco de
fijación se aprieta cada vez más –
hasta que se expande dentro del agujero o se anuda dentro de la cavidad.
El taco de fijación es polifacético y se
agarra a cada pared, sean placas de
pladur, ladrillos, ladrillos perforados o
cemento.
7
Cadena transportadora de polímero
con mejores prestaciones
Por Karsten Faust, DuPont Engineering Polymers, Alemania
Las cadenas transportadoras ligeras de polímero
reemplazan cada vez más
a las de metal porque
requieren menos energía
de transmisión y, cuando
encuentran el material adecuado, pueden operar
silenciosamente, sin lubricantes y con poco mantenimiento durante períodos
de servicio largos. DuPont,
iwis antriebssysteme
GmbH & Co. KG (Munich,
Alemania) y la Universidad
Técnica de Chemnitz (Alemania) están colaborando
en el diseño y mejora de
materiales para incrementar sus prestaciones y
gama de aplicaciones.
Las cadenas de polímero de elevada resistencia a productos químicos proporcionan
buen número de ventajas significativas
sobre sus equivalentes metálicas. Son
hasta un 40% más ligeras que las cadenas
de metal y, por ello, permiten ahorrar recursos al funcionar. El moldeado por inyección
de las distintas piezas permite integrar
muchas funciones en una sola etapa de
fabricación, con costes de montaje consecuentemente menores. Sus emisiones
acústicas se reducen hasta en un 80% en
comparación con las metálicas. Los sistemas que utilizan cadenas transportadoras
de polímero aportan estas ventajas a diversos sectores industriales, generalmente en
industrias de alimentación, bebida y embalajes, en las que el funcionamiento sin lubricantes y la mínima abrasión son claves.
8
Figura 1. El nuevo diseño del elemento de arrastre (derecha) reduce el estrés
mecánico en comparación con el diseño estándar (izquierda)
Requisitos complejos por encima de las
soluciones estándar
Los diseños actuales para cadenas de
polímeros están alcanzando, no obstante, sus límites mecánicos y tribológicos a la luz de las demandas cada vez
más complejas que se les plantean,
incluyendo resistencia a la tensión, velocidades y temperaturas de operación
más elevadas y mayores distancias entre
ejes. Algunos factores limitativos son su
insuficiente rigidez y resistencia y el
hecho de que los termoplásticos pueden
fluir (elongarse irreversiblemente en el
sentido de la carga) al verse expuestos a
elevadas cargas estáticas y constantes.
Para poder utilizar cadenas de polímeros en aplicaciones más complejas,
el trabajo de desarrollo conjunto de iwis
antriebssysteme, DuPont y el departamento de tecnología de transporte de la
U.T. de Chemnitz se está centrando en
el desarrollo de cadenas poliméricas
flexibles en tres dimensiones, con propiedades mecánicas y de deslizamiento
significativamente mejoradas.
Aproximación a un diseño individual
Durante este trabajo, desarrollado conjuntamente, se ha registrado la patente de
una nueva geometría de cadena, en la cual
los elementos de arrastre de la cadena se
disponen alternativamente como enlaces
internos y externos, y las placas de arras-
tre se han diseñado como elementos
separados. Los salientes de los elementos
de arrastre van orientados en la dirección
de la carga y, además, el grosor de las
paredes se ha ajustado para que corresponda a la carga mecánica localmente
efectiva, reduciendo así la utilización de
material. Una junta cardan, formada por el
pasador y el perno, es retenida y reforzada. Hay propulsión en ambos lados gracias a los pasadores, asegurando la transmisión constante de la potencia y permitiendo la operación en sentido inverso.
Las simulaciones de carga utilizando
análisis de elementos finitos muestran que
en los elementos de arrastre del nuevo
diseño – con la misma fuerza de tensión –
se genera un menor estrés efectivo que en la
geometría de la cadena estándar (secciones
roja y naranja en la Figura 1). Como resultado, las nuevas cadenas precisan menos
material para la misma carga nominal. Alternativamente, se pueden transmitir cargas de
tensión más elevadas con la misma cantidad
de material. Los ensayos sobre los prototipos de moldeado por inyección han confirmado la funcionalidad, así como el codiciado incremento de resistencia y rigidez.
Resultados prometedores con
compuestos de fibra larga
En lo que respecta al material, hay dos
objetivos paralelos: incrementar la
capacidad de soporte de carga y opti-
mizar las propiedades tribológicas del
sistema. Lo primero se consigue utilizando polímeros de fibra reforzada,
que proporcionan mayor fuerza y rigidez. Las propiedades de deslizamiento
se ajustan fundamentalmente con el
uso de modificantes, que incluyen aditivos como PTFE (p.e. DuPont™ Teflon®)
o silicona, que se utilizan para reducir
el coeficiente de fricción entre la
cadena y la guía del rail.
El mayor reto radica en mejorar todas
las propiedades al mismo tiempo. Como
elemento inicial de investigación, los eslabones estándar de la cadena hechos en
polioximetileno (POM, Delrin® 511P), polibutilen-tereftalato (PBT, Crastin® 600LF
(baja fricción)) y una poliamida semi-aro-
Pasador – Perno
Fuerza de tracción (N)
Ensayo de tensión estática, cadena transportadora, 3 eslabones (L=100,5 mm)
9.000
polímeros reforzados
8.000
con fibra de
vidrio larga
7.000
Resistencia
6.000
5.000
situación actual
4.000
3.000
Rigidez
1.000
0
0
2
4
6
Deformación (%)
man el material de fibra larga reforzada
esencialmente mantiene sus ventajas,
incluso bajo cargas dinámicas. Al utilizar
estos polímeros las prestaciones aceptables del transportador pueden bien
aumentar significativamente la vida útil
de la cadena en comparación con los
actuales polímeros estándar.
Elemento de arrastre – Perno
8
10
12
Figura 2. Uso de termoplásticos optimizados para mejorar la capacidad de carga de los
elementos de arrastre (resultados de ensayos iniciales sin optimización del proceso)
Elemento de arrastre de la cadena –
Elemento de arrastre de la cadena
mática reforzada con fibra de vidrio larga
(Zytel® HTN LG50 HSL) fueron moldeados
por inyección utilizando el mismo molde
de ensayos. Los resultados de los ensayos
de tensión mostraron claras mejoras en la
capacidad de carga (Figura 2).
Un factor significativo en el dimensionado y funcionamiento fiable de los
sistemas de transporte es el comportamiento del material bajo tensión variable
(pulsante) a largo plazo. Para medir esta
resistencia – denominada resistencia a
fluencia – la fuerza a tensión pulsante
que actúa sobre la cadena durante su
circulación continua se simula en un
banco de ensayos. Los resultados confir-
POM (Standard)
PBT (Standard)
PPA-LGF50
2.000
Figura 3.
Puntos críticos en
el diseño de la
nueva cadena
desde una perspectiva
tribológica
Expectativas de un buen
comportamiento tribológico
En la actualidad, se están llevando a
cabo ensayos en la U.T. de Chemnitz
para optimizar el sistema tribológico formado por la cadena y el rail-guía. Las
áreas críticas son los puntos de contacto
entre los propios elementos de arrastre,
el elemento de arrastre y el perno, y el
elemento de arrastre y el pasador
(Figura 3). En cooperación con el desarrollo de materiales de DuPont, la U.T.
Chemnitz está investigando otros polímeros (además del ya mencionado polímero reforzado con fibra larga), en los
que se ensayan numerosos agentes de
refuerzo y aditivos. El objetivo de este
trabajo es conseguir la mejor combinación de polímero, refuerzo y aditivo para
conseguir mejorar al máximo las propiedades según las posibilidades actuales,
especialmente en el comportamiento de
deslizamiento y en la capacidad de
carga de las cadenas transportadoras.
Hay dos motivos por los que se
espera que los polímeros de fibra larga
reforzada continúen proporcionando
buenos resultados. En primer lugar, la
cantidad de terminaciones de fibra
potencialmente abrasivas es menor en
relación al mismo contenido en peso de
fibra corta. En segundo lugar, las fibras
largas de vidrio suelen alinearse en
paralelo a la superficie durante el funcionamiento más que las fibras cortas.
Este alineamiento a la superficie de las
fibras largas ayuda significativamente
a reducir el número de terminaciones
de fibra que sobresale de la superficie.
La implementación práctica es sólo
cuestión de tiempo
Los resultados de las pruebas confirman hasta ahora que el diseño y las
mejoras de material pueden mejorar
significativamente la resistencia y rigidez de las cadenas transportadoras de
polímero. Una vez que el proceso
actual de optimización de los moldes
de inyección para la nueva geometría
de cadena haya concluido, se espera
que las ventajas de los polímeros de
reforzados con fibra de vidrio larga,
que ya son claramente visibles, sean
aún más acusadas.
9
Mejor movilidad con polímeros DuPont
Por Ian Wands, DuPont Engineering Polymers,
Reino Unido
NuDrive, ganador de uno
de los prestigiosos premios
independientes Living
Design de Reino Unido en
2008, es el primer accesorio del mundo compacto y
ligero para conducir sillas
de ruedas manuales gracias a una leva de dirección. El producto está
fabricado en un 80% con
plásticos de DuPont.
NuDrive, de la compañía británica Pure
Global Ltd., es un accesorio de propulsión con leva de dirección para sillas de
ruedas manuales, que reduce el
esfuerzo de mover la silla de ruedas
hasta un 40%. En vez de agarrar las ruedas con la mano, los usuarios simplemente mueven una palanca para ir
hacia delante, detrás, maniobrar o frenar. El dispositivo se acopla en segundos a casi cualquier silla con ruedas de
60 centímetros de radio y mejora la
capacidad de subir cuestas o atravesar
terrenos facilitando el giro.
Aunque el concepto es simple, fabricarlo fue todo un reto; tarea presentada
a la consultora de diseño London Associates, de Berkhamsted (Inglaterra) que
10
cuenta con una gran experiencia en trabajos con productos médicos y tecnológicos. La clave del diseño fue la selección de materiales por parte de LA
según criterios de cargas estructurales,
peso ligero, ergonomía y costes. “En un
cierto punto tuvimos que volver a los
principios originales, seleccionando
materiales de acuerdo a nuestra experiencia sobre la resistencia a cargas,
junto con análisis, y después realizar el
prototipo y el perfeccionamiento de la
selección con la ayuda del proveedor
del polímero. Además teníamos que
cumplir estándares de sillas de ruedas”, explica Andrew Malloy, ingeniero
de LA Design.
Aunque las levas estructurales y
adaptadores están hechos principalmente de aluminio, se han utilizado
también polímeros – el 80% de los cuales son de DuPont – para las piezas
internas y para la empuñadura del control. Se eligió el nylon DuPont™ Zytel®
reforzado con fibra de vidrio y la resina
acetal DuPont™ Delrin® para diferentes
levas, piñones y pasadores dentro del
dispositivo, y el elastómero termoplástico DuPont™ Hytrel® para las áreas
moldeadas en dos etapas como el adaptador del conector que hace contacto
con el borde de la rueda. Aquí se
empleó PC/ABS por su dureza, como
núcleo de la pieza, y Hytrel® para proporcionar un cojín resilente íntegramente unido al moldeado rígido.
“Uno de los retos interesantes del
diseño tenía que ver con el cambio de
material de aluminio a Zytel® reforzado
con fibra de vidrio para la horquilla adaptadora consiguiendo un ahorro de costes”,
explica Malloy. “En aluminio, la pieza
necesitaba ser mecanizada y soldada
mientras que con moldeado por inyección
la pieza no precisa operaciones posteriores y resultaba mucho más ligera y económica”. Aparte de las excelentes prestaciones de los polímeros de ingeniería, el
alcance global y el soporte técnico local de
DuPont fueron factores fundamentales en
el éxito del proyecto. “Elegimos trabajar
con DuPont porque supieron responder y
fueron muy amables”, concluye Malloy.
NuDrive está disponible directamente en Pure Global en www.nudrive.com o en proveedores acreditados
en el Reino Unido. Actualmente se vende
también a través de distribuidores en
Australia, Estonia, Francia y Sudáfrica.
Contacto
Pure Global Ltd,
3-5 Rickmansworth Road,
Watford,
Hertfordshire, WD18 0GX,
Reino Unido
Teléfono +44 8450 542930
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Delrin® proporciona
una dosis de aire fresco
Por Elisenda Falcó, DuPont Engineering Polymers, España
El nuevo Ambi Pur
Renov’Air, de Sara Lee
Household y Bodycare, es
el primer ambientador
automático con un ciclo de
dos fases alternas que
continuamente renueva el
aire del hogar. Las piezas
del mecanismo interno de
la unidad que controla la
difusión suave y regular de
la fragancia están fabricados con resina acetal
DuPont Delrin®.
El Ambi Pur Renov’Air renueva el aire del
hogar en dos pasos: primero neutraliza los malos olores existentes en la
casa y en segundo lugar, infunde
al aire limpio una fragancia
fresca y natural. La difusión
del spray se controla
con un temporizador
que funciona con una
batería y un mecanismo
interno compuesto por un
piñón, dos engranajes y un
martillo – todo moldeado con Delrin®
500 P, un homopolímero acetal de viscosidad media de DuPont. La carcasa intermedia del ambientador está hecha del
mismo material.
Como Delrin® puede ser moldeado
con tolerancias muy severas, los engranajes funcionan libremente, de forma
silenciosa y asegurando la dispersión
de
la fragancia de una
manera puntual.
La lubricidad natural de Delrin® minimiza la fricción y el
potencial ruido del dispositivo, mientras que la resistencia a la humedad, al calor y
la estabilidad térmica del material
asegura que la unidad funcione con fiabilidad durante todo el ciclo de vida,
incluso en condiciones de calor y humedad. El ruido se redujo además a niveles
de menos de 40 decibelios mediante el
uso de un diseño de engranaje de envolvente, que permite un movimiento constante a la vez que minimiza las variaciones de velocidad y par que producen la
vibración y el ruido en los engranajes.
“La clave del éxito de este producto de
consumo fue su funcionamiento suave y
fiable a intervalos deseados”, comenta
Cédric Morhain, supervisor del centro de
ciencia de los materiales de Zobele
España, compañía responsable del diseño
y moldeado de las piezas del ambientador
en cooperación con Sara Lee. “Consideramos el poliacetal como el polímero de referencia para engranajes, y a Delrin® como el
nombre de referencia de los poliacetales”.
Contacto
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Argenters 8, Edif. 3.
Parc Tecnològic del Vallès,
08290 Cerdanyola del Vallès,
Barcelona, España
Teléfono +34 93 5942400
[email protected]
www.zobele.com
11
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EAST/AFRICA
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