Oportunidades de la Economía del Carbono “mass production” VISIÓN TECNOLÓGICA

CONTEXTO DE MERCADO

Se detecta, cada vez con más nitidez, que el driver “ ALIGERAMIENTO ” condicionará a medio plazo las tecnologías de fabricación en el Sector Transporte Terrestre y muy especialmente en el Sector Automoción . El “aligeramiento” dejará de ser un requerimiento cosmético para transformarse en una prestación con valor asociado . La reducción de emisiones, las motorizaciones eléctricas y la personalización de vehículos para una nueva generación de conceptos de transporte urbano, obligarán a sustituir metal por materiales plásticos y composites. Este cambio de materiales forzará a modificar las tecnologías de fabricación (pre, procesos y post-procesos), la arquitectura de los vehículos (nuevos conceptos de diseño) y las metodologías de desarrollo.
El ritmo al que se implantaran estos cambios, dependerá principalmente de los factores siguientes:

- Tensión competitiva de los OEM y cadena de proveedores
- Avances en el desarrollo de las tecnologías
- Presión de las Administraciones (Legislación)

Los principales retos a los que deben de responder las nuevas tecnologías son:

- Reducción de coste de las materias primas y semielaborados.
- Reducción de coste de los procesos (equipamiento, utillajes, scrap y eficiencia energética).
- Reducción de los tiempos de ciclos mediante automatización y simplificación de los procesos (One-step Process).
- Adaptación de los procesos a geometrías más pequeñas y complejas que las del Sector Aeronáutico.
- Sostenibilidad ambiental de la suma de fases del Ciclo de Vida
- Escalabilidad de los procesos industriales

Las actuales tecnologías de composites proceden principalmente del El Sector Aeronáutico. Su adaptación a las peculiaridades del Sector Automoción obliga a cambios importantes. Probablemente lo que si se mantendrá del Sector Aeronáutico es:

- La necesidad de utilizar fibra de carbono como refuerzo
- La necesidad de que ese refuerzo sea de fibra continua
- La anisotropía a lo largo de geometría de la pieza

Igualmente, será necesario prever que determinadas de piezas y sistemas incorporen conceptos de diseño híbridos que combinen zonas en metal y zonas de composite.

NECESIDAD DE MERCADO

De acuerdo con el contexto de mercado planteado, en el ámbito de los composites se identifican las necesidades siguientes:

- Reducir el precio/coste de la fibra de carbono
- Ampliar el catálogo de composites de altas prestaciones
- Desarrollar procesos de preformado de alta cadencia
- Minimizar y/o valorizar el scrap de carbono
- Desarrollar tecnologías de composites termoplásticos de carbono
- Desarrollar conceptos de utillaje ligero y sistemas de moldeo universales (flexibles)
- Desarrollar procesos de fabricación energéticamente eficientes
- Desarrollar nuevas arquitecturas de vehículos y nuevos conceptos de diseño de piezas y sistemas
- Puesta a punto de procesos de moldeo vía líquida de baja y media presión y otros OOA (Out Of Autoclave processes)
- Desarrollar tecnologías de unión plástico metal
- Disminuir la fragilidad de los composites

TENDENCIAS Y OPORTUNIDADES TECNOLÓGICAS

MATERIALES
Refuerzos:

- Nuevos procesos de fabricación de fibra de carbono (nuevos precursores)
- Proceso de reciclaje en cascada de fibra de carbono
- Nuevos procesos de fabricación de matt´s, velos y bulky papers de carbono
- Nuevos sizing y ligantes para resinas termoplásticas
- Carbono para fabricación aditiva de preformas
- Carbono para Fabricación Aditiva - FDM

Resinas:

- Resinas termoplásticas de moldeo vía líquida o polimerización in-situ
- Velos o aditivos para mejorar la tenacidad de los composites termoestables
- Nuevos sistemas de poliuretano para RTM (Resin Transfer Moulding)

Semielaborados:

- SMC de carbono
- Nuevos tapes y blanks (organosheets) termoplásticos (LANXESS-BOND LAMINATES, DYNEEMA-DSM, CURV
- Knitted composites (BUCK , TWINTEX)

PROCESOS DE FABRICACIÓN

Pre-procesos:

- Equipamientos de manipulación y fabricación de preformas
- Procesos y equipamiento de fabricación aditiva de preformas
- Automatización de procesos de deposición de tapes

Procesos de moldeo:

- Desarrollo de procesos vía líquida para termoplásticos
- Fabricación aditiva de composites
- Otros procesos de fabricación sin utillaje (Mesas Universales, perfilado variable)
- Procesos híbridos y multimaterial
- Procesos de transferencia - compresión
- Utillajes ligeros de termorregulación rápida

Otros ámbitos de aplicación:

- Apantallamiento electromagnético
- Resistencia a la corrosión en plataformas OffShore
- Autocalentamiento (Calentamiento resistivo) en moldes o piezas
- Disipación eléctrica (resistencia al rayo)
- Pintado electrostático de materiales no metálicos
- Generación de pistas eléctricas integradas en substratos aislantes

CAMPOS DE APLICACIÓN

- Elementos estructurales y semiestructurales
- Elementos estéticos
- Elementos funcionales

NUEVAS ARQUITECTURAS DE VEHÍCULOS Y CONCEPTOS DE DISEÑO

- Conceptos híbridos
- Estructuras multimaterial
- Estructuras Sándwich
- Sistemas altamente integrados

CONCLUSIONES PRELIMINARES

Las tendencias y oportunidades tecnológicas detectadas, indican que la economía del carbono para “ Mass Production ” se encuentra todavía en una fase inmadura sin tecnologías claras y con un importante potencial de mejora. Por ello, los actores actuales y su experiencia previa suponen una barrera de entrada pero no determinante. Hasta la fecha, los consumidores más importantes de semielaborados de fibra de carbono tratan de reutilizar su scrap no curado transfiriéndolo al proveedor de materias primas para que sea transformado de nuevo en un nuevo semielaborado utilizable en aplicaciones de 2º nivel de exigencia. El scrap ya curado, caducado, contaminado o procedente de productos fuera de uso, obliga a incurrir en coste de gestión en lugar de explotar parte de su alto valor residual. Los materiales y procesos identificados, o están en fase de desarrollo o tienen una aplicación de nicho o requieren una adaptación importante para poder ser transformados en “Mass Production Processes”. Por ello, consideramos que la exploración y explotación de la cadena de valor de la Economía del Carbono “Mass Producción contiene un alto potencial de mejora competitiva y capacidad de generación de nueva actividad productiva.

CAPACIDADES DE TECNALIA

TECNALIA, en el ámbito de temática propuesta, pone en juego las capacidades siguientes:

- Seguimiento a las tendencias de Mercado del Sector Transporte
- Seguimiento a las tendencias tecnológicas de los materiales Plásticos y Composites
- Desarrollo de proyectos de I+D, ingeniería y reingeniería de producto y procesos para los diferentes actores de la cadena de valor del Sector Transporte
- Proyectos específicos de desarrollo de materiales, procesos y producto de composites de carbono.
- Desarrollo de procesos de tratamiento , reciclaje y valorización de residuos
- Desarrollo de materiales, procesos y producto específicos de composites termoplásticos para el Sector Automoción
- Red de relaciones en toda la cadena de valor