‘Extrañas parejas’ de materiales permiten reducir el peso de los vehículos

CIC marGUNE, Centro de Investigación Cooperativa de Fabricación de Alto Rendimiento, trabaja en el desarrollo de uniones híbridas aluminio-acero y composite-metal mediante distintas tecnologías que permitan fabricar componentes de mayor valor añadido, contribuyendo a mejorar la posición competitiva de las empresas vascas. La Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Mondragón, IK4-Lortek, IK4-Azterlan, IK4-Tekniker y Tecnalia colaboran en el marco del Proyecto de investigación estratégica ‘InProRet’ (Etortek) de CIC marGUNE en esta línea de investigación.

Los problemas medioambientales están motivando la aparición de normativas cada vez más restrictivas, por lo que la estrategia de los fabricantes de vehículos está orientada hacia la reducción de peso de los mismos. CIC marGUNE, Centro de Investigación Cooperativa de Fabricación de Alto Rendimiento, trabaja en la línea de unión de materiales híbridos con el objetivo de desarrollar tecnologías que permitan obtener componentes de mayor valor añadido por unión de materiales disimilares.

“La demanda de uniones híbridas o la unión de diferentes materiales crece continuamente debido a que para determinadas aplicaciones y prestaciones los materiales existentes individualmente no permiten satisfacer los requerimientos” señala Erik Echaniz, investigador de CIC marGUNE y miembro del grupo de investigación Procesos Avanzados de Conformación de Materiales de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Mondragón.

Uniones híbridas.

El desarrollo de nuevos procesos de unión, más efectivos, duraderos y de menor coste, es imprescindible para que se pueda alcanzar este objetivo de un uso más extensivo de materiales ligeros en todo tipo de vehículos. En este marco, “el diseño y fabricación de estructuras híbridas, presenta un gran potencial tanto a nivel técnico como económico para las empresas del sector de automoción” añade. Por ejemplo, en Europa, la industria del automóvil está intensificando el uso del aluminio y otros materiales ligeros (composites, magnesio, etc.) en la estructura y el chasis de los vehículos. Así, se ha llegado casi a duplicar su uso entre los años 2000 y 2010, y se espera que en 2020 puedan llegar a representar el 70 % de los mismos.

Tradicionalmente, el hierro y las aleaciones de aluminio son algunos de los materiales más importantes en la industria del automóvil y la aeronáutica debido a sus buenas propiedades. La unión de ambos materiales permite la creación de nuevas estructuras híbridas que combinan la dureza y la resistencia al desgaste de los aceros con la baja densidad de las aleaciones de aluminio. Sin embargo, la unión entre materiales disimilares es complicada debido a su diferente naturaleza. En el caso concreto de las soldaduras tradicionales aluminio-acero, se forman compuestos intermetálicos ricos en aluminio, que por su naturaleza dura y frágil resultan perjudiciales para su aplicación final. Por otra parte, este tipo de tecnologías de unión muestran importantes limitaciones en términos de geometría de la estructura mixta.

Las tecnologías en las que se está investigando son: el comoldeo, las soldaduras por fricción, láser, arco avanzado, la unión por adhesivos y el tixoconformado (unión por sobreconformado en estado semisólido). En este ámbito, hay que destacar el tixoconformado, una tecnología prometedora para la fabricación de componentes funcionales “near net shape” con buenas propiedades mecánicas en un único paso.

“Gracias a la tecnología del tixoconformado, hemos sido capaces de obtener una unión aceptable de piezas de cierta complejidad geométrica, y en consecuencia, hemos conseguido reducir considerablemente el peso de una pieza real, del orden de un 40%, aproximadamente” subraya Echaniz. Además, “el proceso es robusto y repetitivo; no hay gran dispersión entre unas piezas y otras, y las piezas no tienen defectos” añade. “El dominio de estas tecnologías es cada vez más importante y se convierte en estratégico para el sector de automoción en el País Vasco” concluye Echaniz.