El efecto de los avances en el mecanizado de piezas de aluminio en la transición al vehículo eléctrico

Según un informe del Foro Internacional del Transporte, en el año 2050 los niveles de transporte global habrán duplicado los niveles de 2015. Ante un aspecto tan importante como el cambio climático, estamos obligados a producir vehículos más eficientes, que funcionen a base de combustibles más ecológicos. En este artículo exploramos cómo la elección del material y las innovaciones en el terreno del mecanizado contribuyen a la transición a la fabricación de vehículos más sostenibles.

Aunque el covid-19 provocó una reducción a corto plazo en los niveles de transporte, en las próximas décadas, el uso del vehículo aumentará de la mano del crecimiento de la población y el desarrollo económico. Producir más vehículos para satisfacer la creciente demanda será inevitable, pero el reto real será hacerlos más ecológicos. La Agencia Internacional de la Energía (AIE) constata que el transporte ya es responsable del 24% de las emisiones de CO₂ derivadas directamente de la combustión de carburante, y los vehículos terrestres responden a tres cuartos de esta cifra.

La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) es consciente de la importancia de la reducción de las emisiones del sector del transporte, motivo por el que a principios del 2021 publicó su hoja de ruta Climate Action Pathway para el transporte. El objetivo de la CMNUCC es dar el salto a unas tecnologías de transporte más sostenibles y lograr la descarbonización total del transporte terrestre y de mercancías para 2050. Este cambio comprende la transición a modelos de transporte sin emisiones de CO₂ y el aumento de la eficiencia del vehículo.

La Agencia Internacional de la Energía (AIE) constata que el transporte ya es responsable del 24% de las emisiones de CO₂ derivadas directamente de la combustión de carburante.

Entre los modelos de transporte sin emisiones se encuentran los vehículos eléctricos (VE), los cuales, según el director ejecutivo de la AIE, Fatih Birol, “juegan un papel indispensable a la hora de conseguir el objetivo de cero emisiones netas en todo el mundo”. Mediante el uso de la electricidad, en especial de fuentes sostenibles, de la red eléctrica para recargar las baterías que alimentan el motor eléctrico, los VE no generan emisiones de escape, por lo que representan una opción más respetuosa con el medio ambiente que los vehículos de motor de combustión interna (MCI).

Según el informe Global EV Outlook 2021 de la AIE, para finales de 2020 contaremos con diez millones de vehículos eléctricos en las carreteras, y el número de registros de VE ascenderá un 41 % ese año. Aunque los VE están claramente en auge, su adopción puede acelerarse más si cabe si superamos la ansiedad por la autonomía, es decir, el miedo a que el vehículo no tenga la autonomía suficiente como para llegar a su destino.

La autonomía no depende únicamente de la batería. Además de una infraestructura de carga más robusta y la optimización del diseño de la batería del vehículo eléctrico, todos y cada uno de los elementos del vehículo deben ser más ligeros. Un VE de menor peso requiere menos energía para recorrer una distancia determinada, por lo que puede llegar más lejos con una sola carga, aumentando así su autonomía.

El aluminio desempeña un papel importante en la ligereza de los vehículos eléctricos, ya que pesa solo una fracción de lo que pesan los materiales de automoción más tradicionales, como el acero o la fundición. De hecho, el aluminio suele seleccionarse para una gama de piezas como el chasis, los paneles internos, la carcasa del motor y las cajas de la batería. Según el Aluminum Transport Group (ATG), el uso de aluminio para reducir el peso de un vehículo eléctrico puede aumentar su autonomía en la misma proporción. Por ejemplo, si el peso del vehículo se reduce un 20%, el vehículo debería poder recorrer un 20 % más con la misma carga.

Entre los modelos de transporte sin emisiones se encuentran los vehículos eléctricos (VE), que deberán tener un papel indispensable en la lucha por lograr las cero emisiones de CO₂.

Sin embargo, los componentes hechos de aluminio son notoriamente más difíciles de mecanizar. El aluminio es más blando que la mayoría de los metales, lo que puede dificultar su trabajo. Además, el punto de fusión del acero inoxidable es de 1.510 °C, mientras que el del aluminio es de 660 °C. Al mecanizar el metal, la menor temperatura de fusión del aluminio hace que las virutas se acumulen por el calor de la fricción a altas velocidades y se adhieran a la herramienta. Esta acumulación de virutas puede embazar la herramienta, dificultando el corte de la pieza. Además, los fabricantes pueden enfrentarse a problemas como el tiempo de preparación de las herramientas, el desgaste inconsistente de las mismas, la formación de rebabas y los acabados superficiales deficientes. Las rebabas y la necesidad de mecanizar a alta velocidad representan un desafío adicional.

Afortunadamente, estos retos pueden superarse seleccionando una herramienta con un diseño optimizado, específico para materiales avanzados. La fresa de planeado M5C90 de Sandvik Coromant, que forma parte de la gama de fresas M5, fue diseñada para piezas de aluminio enterizas, que exigen largas operaciones de fresado, así como el desbaste y el acabado de culatas, bloques y componentes de vehículos eléctricos. En una sola operación, la fresa M5C90 puede realizar todo el proceso de mecanizado, desde el desbaste hasta el acabado. En muchos casos, con una profundidad de corte de hasta cuatro milímetros (mm). Esta herramienta puede quintuplicar la vida útil y reducir la duración del ciclo hasta un 200%.

La transición a los VE reducirá las emisiones del transporte y su adopción puede acelerarse aumentando su eficiencia. Los vehículos eléctricos que aprovechan las ventajas del uso de componentes de aluminio recorren más espacio por carga, lo que ayuda a superar la ansiedad por la autonomía. Los fabricantes de automoción que seleccionen herramientas de mecanizado optimizadas para aluminio serán capaces de producir componentes de aluminio de alta calidad para VE, lo que contribuirá a acelerar la transición hacia un transporte más ecológico.