Nuevos procesos de fabricación para los composites termoplásticos

2022/11/30 El Centro Tecnológico GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance, BRTA, lidera el proyecto ZE-KONP cuyo principal objetivo es avanzar en el desarrollo de tecnologías de fabricación y conformado de estructuras de composites termoplásticos funcionales, reforzados con fibra continua y discontinua, para generar nuevos productos de alto valor añadido.

Una de las prioridades para la descarbonización es la reducción de la masa de los vehículos. Para lograr esta reducción, los composites y los métodos avanzados de optimización de diseño son fundamentales. Sin embargo, a la hora de implementar, a nivel industrial, estos materiales compuestos es necesario reducir los costes y avanzar en dos campos principalmente, por un lado, en el desarrollo de nuevos procesos de fabricación para que sean más productivos, fiables, sostenibles y flexibles y, por otro lado, en mejorar el aprovechamiento de los materiales, realizando diseños optimizados que empleen técnicas avanzadas de modelado/simulación y materiales reciclables.

Los composites termoplásticos son una excelente alternativa a los composites termoestables y la chapa metálica. No obstante, su implementación en el mercado requiere superar algunas limitaciones asociadas al procesado de los mismos. Con este fin surge el proyecto ZE-KOMP (2022-2023) en el que se trabajará en el desarrollo de procesos de fabricación optimizados y fiables, en la mejora de la sostenibilidad de dichos procesos desde el punto de vista medioambiental y de costes y en las cadencias de fabricación.

A lo largo de esta investigación se estudiará la composición de los materiales, la implementación de sensores en proceso, la optimización topológica de productos, la modelización y simulación de los procesos, la obtención de estructuras híbridas mediante la combinación de tecnologías de fabricación como el tape-laying, la impresión 3D y el sobremoldeo por compresión o inyección. Y, además, se realizarán actividades relacionadas con el análisis de fin de vida de los productos y procesos.

Financiado por el Gobierno Vasco dentro del programa ELKARTEK, el consorcio del proyecto ZE-KONP está formado por ocho agentes de la RVCTI (Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación), todos ellos, con amplia experiencia en el ámbito de los materiales termoplásticos y sus composites y expertos en sus respectivas líneas de trabajo:

GAIKER, líder del proyecto. Su actividad técnica se centrará en el desarrollo de tecnologías de fabricación de cintas y laminados termoplásticos funcionales (sensores, fuego, barrera), y en la obtención de estructuras híbridas mediante la combinación de procesos de sobremoldeo (compresión a baja presión e inyección). TECNALIA trabajará en la obtención de semielaborados de materiales reciclados optimizados con refuerzos localizados y el desarrollo de procesos de fabricación más eficientes para estos materiales abarcando aspectos que van desde la simulación y optimización del proceso hasta su digitalización (sensorización, visión artificial).
LEARTIKER aportará y desarrollará conocimiento en el campo de la caracterización y modelización del comportamiento físico-mecánico de semielaborados, la propia simulación de los procesos de compresión de los composites termoplásticos, y en la revalorización y caracterización del scrap procedente de este tipo de composites.
CIKATEK investigará tecnologías de vehículos de hidrógeno, en concreto los materiales plásticos para las diferentes funciones de conducción de fluidos.
MONDRAGON GOI ESKOLA POLITEKNIKOA (MU-EPS) generará conocimiento básico sobre componentes termoplásticos híbridos, tanto en aspectos de diseño y de fabricación, como de reparación de esos componentes con piezas fabricadas mediante impresión 3D.
La UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO (UPV/EHU) participa con tres unidades de investigación:

UPV-GM que se centrará en el diseño de microhilos ferromagnéticos para facilitar su implementación en el proceso de fabricación de cintas UD con vistas a la monitorización del estado tensional de productos.
OPTITRANS que participará en la definición de una metodología para la optimización topológica y caracterización de estructuras anisótropas basadas en materiales composites.
EMERG que aplicará técnicas avanzadas de caracterización microestructural y el estudio de Análisis de Ciclo de Vida de los nuevos procesos de obtención de composites híbridos evaluando varias vías de reciclado de dichos materiales para cerrar su ciclo de vida.

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Clara Bilbao, bilbaoc@gaiker.es

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