La tecnología de moldeo de piezas de automoción EPP permite una producción sencilla de componentes de diferentes densidades. Esta tecnología permite fabricar piezas con distintos parámetros de resistencia mecánica en un solo proceso, en función de la ubicación.
¿Por qué importa la densidad del plástico?
La densidad, medida de la cantidad de peso por unidad de volumen de un material, es una propiedad física fundamental que incide directamente en sus demás características de rendimiento, como la resistencia al impacto, la rigidez, el aislamiento térmico y eléctrico y la capacidad de absorción de energía, entre otras. Este parámetro suele expresarse en unidades de peso por unidad de volumen, como kilogramo por metro cúbico (kg/m3) o gramo por centímetro cúbico (g/cm3). En términos muy generales, cuanto mayor sea la densidad del plástico utilizado en la fabricación de vehículos, mejor será la protección que ofrezcan a los usuarios las piezas del automóvil fabricadas con él, por ejemplo, en caso de colisión.
Sin embargo, una alta densidad suele ir asociada a un mayor peso y, por tanto, a un aumento del peso del coche y CO2 emisiones. Este problema se resuelve con la tecnología de moldeado a presión de polipropileno expandido (EPP), que, por un lado, confiere a este material una resistencia al impacto comparable a la de las piezas tradicionales de plástico duro y, por otro, ayuda a conseguir un peso impresionantemente bajo gracias a su estructura celular con un 95% de contenido de aire.
Esto contribuye a sus muchas otras ventajas relacionadas con las propiedades de aislamiento térmico y acústico. Durante el proceso de moldeo, la densidad del EPP puede ajustarse con precisión en función del uso previsto del componente, e incluso es posible obtener piezas con densidades variables que sustituyan a los componentes multimaterial tradicionales.
Densidad del plástico y propiedades mecánicas
La densidad del plástico afecta directamente a sus características mecánicas, es decir, a la resistencia, la dureza y la resistencia al impacto (resistencia a un determinado factor). En función del tipo de fuerzas que actúan sobre el componente, se distingue entre resistencia a la tracción, a la compresión, al pandeo, al cizallamiento, a la flexión y a la torsión. Por regla general, los materiales de mayor densidad suelen tener mayor resistencia a las fuerzas externas que los de menor densidad. La densidad también influye en la dureza del material. Por regla general, cuanto mayor es la densidad, menor es la susceptibilidad a la deformación permanente bajo fuerzas externas. Esta propiedad es crítica, especialmente en aplicaciones estructurales en las que el material debe permanecer estable y soportar todo tipo de cargas.
Piezas con diferentes densidades tienen diferentes capacidades para absorber la energía del impacto dependiendo de la ubicación. Los materiales de menor densidad pueden ser más flexibles y absorber mejor la energía del impacto, lo que resulta beneficioso cuando se necesita amortiguar los golpes. Por otra parte, los materiales de mayor densidad pueden disipar mejor la energía, lo que es importante en el contexto de la protección contra daños. Por esta razón, por ejemplo, se puede utilizar EPP más duro en la parte central de los parachoques de los coches, que reciben la mayor fuerza de impacto durante un accidente, y un material más ligero y de menor densidad en sus partes laterales, que también tendrán una función de absorción de impactos.
Utilización de componentes de diferentes densidades
La posibilidad de utilizar materiales de distintas densidades da a los ingenieros mayor libertad en el diseño de componentes. De este modo, se pueden crear soluciones más avanzadas e innovadoras que realicen múltiples funciones simultáneamente y respondan mejor a las necesidades de los usuarios. Se pueden utilizar componentes de diferentes densidades para optimizar las zonas deformables y otros componentes de protección del vehículo. Por ejemplo, los parachoques fabricados con materiales de mayor densidad pueden absorber mejor la energía del impacto, aumentando la seguridad de los pasajeros. Además del relleno de parachoques, los materiales con densidades variables pueden encontrar una excelente aplicación en la fabricación de asientos, respaldos y reposacabezas. Por ejemplo, el respaldo y los laterales del respaldo y los asientos pueden fabricarse con EPP de mayor densidad y resistencia a los impactos, de modo que forme un “esqueleto” sólido que proteja el cuerpo en caso de choque.
Por otra parte, la parte central del reposacabezas, el respaldo y el asiento puede ser de un material más blando y de menor densidad para proporcionar un apoyo cómodo a la cabeza y la columna vertebral. Las diferentes densidades del material también permiten adaptar las propiedades químicas a necesidades específicas. Por regla general, cuanto menor sea la densidad del plástico y mayor el contenido de aire, mejor será el aislamiento térmico. Por lo tanto, una carcasa de batería de coche de EPP puede estar compuesta por una capa exterior de material de mayor densidad y resistencia al impacto y una capa interior caracterizada por una estructura más porosa para una mejor protección térmica.
Densidad del plástico – proceso de fabricación de componentes de diferente densidad
Existen muchos métodos de producción para piezas de distinta densidad. El método más tradicional consiste en utilizar materiales que se diferencian por su resistencia al impacto y sus propiedades de aislamiento térmico, como el plástico rígido ABS y el poliestireno expandido (EPS). Sin embargo, esta solución es desventajosa en términos de mayor peso y reciclabilidad, e implica una huella de carbono de producción relativamente alta.
Algunos fabricantes utilizan una tecnología de moldeo multicapa. Consiste en moldear por separado varias capas de EPP de distinta densidad, que luego se combinan mecánicamente en un único componente. El innovador método de moldeo de EPP que utilizamos permite fabricar componentes con áreas de diferentes densidades en un solo molde y en una sola tirada de producción. La densidad del plástico en las distintas partes del componente se controla con precisión mediante un diseño especial del molde, que se rellena con EPP de distinta densidad en zonas aisladas. En la fase final de moldeo, las zonas de diferente densidad se combinan en un único componente permanente. Esto se traduce en un ahorro de tiempo y costes, así como en una mejor reciclabilidad de dichos componentes de coche, ya que son monomaterial y, por tanto, fácilmente reciclables.
Densidad diferente como clave de la innovación automovilística
La tecnología de fabricación de componentes de EPP de diferente densidad ofrece posibilidades totalmente nuevas en los ámbitos de la innovación, la eficiencia y la seguridad de los vehículos. Además, encaja perfectamente con la tendencia de fabricar vehículos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente y utilizar piezas de automóvil recicladas. En primer lugar, contribuye a optimizar el peso del vehículo. El EPP con mayor densidad y resistencia al impacto y la deformación sólo puede utilizarse en las zonas que reciben la mayor fuerza de impacto, lo que aumenta la seguridad sin añadir demasiado peso a los vehículos.
El uso de componentes ligeros y monomateriales permite reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO2, lo que resulta beneficioso tanto para el medio ambiente como desde el punto de vista de los costes de explotación del vehículo. Los coches más ligeros necesitan menos energía para moverse, lo que se traduce en un mayor ahorro de combustible. En resumen, una estrategia de diferente densidad en los componentes es un elemento clave en los esfuerzos por producir vehículos más eficientes y ecológicos. Puede mejorar el rendimiento, la seguridad y el medio ambiente con un coste reducido.