Solvay ofrece sus polímeros avanzados a las tecnologías de fabricación aditiva
Solvay, proveedor mundial de polímeros de altas prestaciones, se ha propuesto incorporar sus polímeros especializados y sus plásticos de ingeniería de primer nivel mundial a las tecnologías de fabricación aditiva, conocidas como impresión 3D.
Las capacidades de impresión 3D de Solvay, en plena expansión, contribuirán al liderazgo internacional del grupo en soluciones avanzadas de aligeramiento para sustitución de metal. Hasta ahora se han aplicado básicamente al campo del transporte, en el que ayudan a reducir el peso de los coches y de los aviones y, por tanto, las emisiones de CO2, además de permitir una mayor flexibilidad de diseño y de esa forma reducir la cantidad de residuos.
En el marco de esa iniciativa y a partir del centro de tecnología AM y la planta de producción de Sinterline Technyl que tiene en Lyon (Francia), Solvay ha inaugurado otro laboratorio en su Centro de Investigación y Desarrollo de Alpharetta, Georgia (Estados Unidos), para seguir avanzando en el desarrollo de sus materiales avanzados para AM. También ha abierto una instalación en su campus in Bruselas (Bélgica) dedicada al diseño y desarrollo de software para AM a partir del software Digimat de e-Xstream, una empresa de MSC Software. Por último, Solvay también está construyendo una potente red de proveedores de soluciones a lo largo de toda la cadena de valor de la fabricación aditiva, desde las universidades hasta los fabricantes de equipos. “La fabricación aditiva ha surgido como una tecnología complementaria de transformación de plásticos con carácter propio y se está anticipando cada vez más a las necesidades particulares de los componentes de gran complejidad que no se pueden transformar con los procesos de fundición convencionales —dice Brian Alexander, jefe de Fabricación Aditiva en la Unidad de Negocio Global Specialty Polymers de Solvay—. En contraste con el desarrollo constante de procesos y equipos, sigue faltando una fuente y una estandarización fiables de materiales de altas prestaciones para la AM. Solvay quiere tener un papel determinante en la ampliación del abanico de polímeros disponibles y en la optimización de la cadena de suministro para la fabricación aditiva, basada en un conocimiento profundo de la tecnología y un apoyo integral al cliente”.
Los procesos AM pueden mejorar la productividad porque convierten rápidamente los proyectos digitales en componentes funcionales para volúmenes de producción pequeños y medianos sin el tiempo ni el coste que supondría construir antes un molde y un prototipo. De esta forma pueden acelerar significativamente el tiempo de salida al mercado para los fabricantes y los proveedores.
La fabricación aditiva reduce significativamente los residuos de producción, optimiza la cadena de suministro, elimina el mecanizado y acelera el tiempo de salida al mercado para diseños nuevos que requieren las mismas altas prestaciones que se espera de los métodos tradicionales de transformación de polímeros. Por contra, se presta a una revolucionaria democratización de la fabricación porque recurre a la digitalización y la transferencia de archivos, y no de componentes.
Los materiales y la experiencia y conocimientos de Solvay ya han contribuido a hacer un componente impreso en 3D para el motor solo de plástico Polimotor 2, diseñado y desarrollado por el pionero industrial Matti Holtzberg, que aspira a aprovechar la tecnología de polímeros avanzados para desarrollar un motor de doble árbol de levas en cabeza (DOHC) y de cuatro cilindros que pese unos 40 kg menos que los motores convencionales fabricados actualmente. El componente es una cámara plénum, impresa en 3D mediante Sinterizado Selectivo por Láser (SLS) a partir del grado de poliamida 6 (PA6) en polvo Sinterline Technyl de Solvay reforzado con un 40 por ciento de carga de perlas de vidrio.
A partir de la experiencia reunida con el Polimotor 2, Solvay ha puesto en marcha estudios para ver cómo se puede aplicar la fabricación aditiva también con componentes reales, no solo con prototipos. Uno de esos estudios era una evaluación comparativa de las propiedades de tracción de muestras impresas en 3D y muestras moldeadas por inyección con PEEK KetaSpire KT-820. El resultado de la primera evaluación sugiere que los componentes impresos en 3D podrán cumplir los exigentes requisitos de comportamiento de estas aplicaciones incluso a las altas temperaturas propias de un motor. Solvay tiene previsto seguir evaluando el rendimiento comparativo de componentes de PEEK impresos y moldeados para este tipo de aplicaciones tan duras en la fase de prueba de dinamómetro del motor Polimotor 2.
En el centro técnico que Solvay tiene en Lyon (Francia) —donde en estos momentos se están llevando a cabo otros procesos de caracterización de materiales y de validación de prototipo para prototipos funcionales impresos en 3D fabricados con la PA6 Sinterline Technyl— se han hecho eco de estos hallazgos.
“Un reciente estudio sobre el plénum del proyecto Polimotor 2 ha confirmado que la fabricación aditiva tiene un potencial considerable y sin embargo infrautilizado con diseños complejos de aligeramiento, un potencial incluso superior al del moldeo por inyección —dice Dominique Giannotta, jefe del programa Sinterline en la unidad de negocios Engineering Plastics de Solvay—. Pero para sacar el máximo partido a ese potencial, los ingenieros industriales tienen que empezar a diseñar componentes pensados para la fabricación aditiva desde el principio”.
Solvay tiene muchos años de experiencia con la SLS con su gama de materiales de poliamida 6 (PA6) Sinterline Technyl, que presentan una rigidez y una resistencia térmica mucho mayores que la PA11 o la PA12 con los que compiten. Están disponibles en grados sin reforzar y en grados reforzados con perlas de vidrio y son adecuados para aplicaciones de SLS exigentes de mercados tan variados como los de la automoción, el transporte y la construcción o los artículos deportivos, los electrodomésticos y los productos eléctricos. Además, hay un grado sin cargas que ha superado los ensayos USP clase VI para aplicaciones médicas.
Solvay está desarrollando en Alpharetta otros polímeros especializados para fabricación aditiva, como la poliarilétercetona (PAEK) AvaSpire, la poliéter éter cetona (PEEK) KetaSpire, la polifenilensulfona (PES) Radel para Fabricación con Filamento Fundido (FFF) y la poliéter cetona cetona (PEKK) compatible con la SLS. A finales de 2016 varios de estos productos estarán disponibles para muestras, entre ellos grados sin reforzar y reforzados con fibra de PEEK KetaSpire de Solvay y de PPSU Radel para procesos FFF de impresión 3D.
Con su adquisición de Cytec, Solvay ha ganado una posición líder en PEKK, un material que ha demostrado dar buenos resultados con los procesos de fabricación aditiva SLS. Esto, combinado con las inversiones que la compañía está haciendo para adaptar a este tipo de fabricación sus productos heredados, está encumbrando en poco tiempo a Solvay como el nombre a seguir en ciencia de materiales para este campo tan nuevo, emocionante y de rápido crecimiento.
