Tipos de plástico utilizados en automóviles

1. Fibra de carbono

La fibra de carbono ha sido durante mucho tiempo un elemento básico de autos deportivos de alto rendimiento y vehículos exóticos, pero lentamente se abre paso en la producción de automóviles convencionales. Es más rígido, más ligero y proporciona una mejor relación rendimiento / peso que otros materiales tradicionales como el acero.

La fibra de carbono se realiza mediante poliacrilonitrilo giratorio (PAN) o se divide en filamentos delgados. Luego se combinan en hilos multifilamento llamados "rovings", con cada filamento que es aproximadamente ocho veces más delgado que un cabello humano. Luego se agrupan en remolques pequeños y grandes con otras fibras para formar compuestos que varían en rigidez, resistencia, rendimiento, costo, tamaño y forma.

Para hacer un compuesto de fibra de carbono, las fibras de refuerzo están dispuestas en una matriz de resina que mantiene su forma. La resina epoxi es la opción más común para esta aplicación, ya que tiene buenas propiedades de compresión y corte para soportar las fibras de carbono y proporcionar una envoltura estructural a su alrededor. Para mejorar aún más la resistencia del componente resultante, la resina suele ser tratada con calor para crear enlaces transversales.

Hay otras resinas que se pueden usar, pero tienden a tener propiedades mecánicas inferiores y son menos compatibles con las fibras de carbono. Algunos fabricantes también usan otros materiales, como poliuretano y termosets.

Los componentes de fibra de carbono se pueden fabricar de varias maneras, que incluyen moldeo por inyección, laminación de manos y fundición. Algunos incluso están pultros, que es un proceso en el que las fibras se extraen y se forman en formas.

Si bien algunos fabricantes han experimentado con componentes de fibra de carbono en sus vehículos, no está claro si pueden producirse a un precio lo suficientemente bajo como para competir con otros materiales de vehículos en el futuro cercano. Hacerlo requerirá mejoras importantes a lo largo de la cadena de fabricación, y lograr una estructura de fibra de carbono del 50% a un costo terminado de $ 10/libra ($ 22/kilogramo) será un desafío monumental.

2. fibra de vidrio

La fibra de vidrio es un material popular que se puede utilizar para una amplia gama de aplicaciones, especialmente en la fabricación de automóviles. Es liviano, duradero y no corrosivo. También tiene excelentes propiedades de aislamiento térmico. Además, la fibra de vidrio es relativamente económica en comparación con otros materiales como el aluminio o el acero.

La fibra de vidrio se usa en la construcción de muchas piezas de automóviles diferentes, incluidos los parachoques y las campanas. También se utiliza para varios componentes del motor y sistemas de escape. Es resistente a la corrosión y tiene buena resistencia química. También es tres veces más ligero que el acero.

Otra ventaja de fibra de vidrio es su capacidad para moldearse en varias formas. Se puede usar para hacer superficies curvas que serían difíciles o imposibles de crear utilizando materiales metálicos tradicionales. Esto lo convierte en una opción ideal para crear estilos de cuerpo exóticos. También es fácil de reparar. Recientemente restauramos un cuerpo de microcargordos de fibra de vidrio que tenía casi todos los problemas que podía imaginar, desde grietas en estrellas hasta agujeros extra perforados sin razón aparente. Con un poco de esfuerzo, fue reparado y parece nuevo nuevamente.

Cuando se realiza un producto de fibra de vidrio, generalmente se recubre con resina para sellar el material. Este proceso se conoce como laminación. La resina puede ser poliéster o epoxi. El tipo de resina utilizada es importante porque determinará las propiedades generales de la parte terminada. El poliéster tiende a encogerse y expandirse más que el epoxi, lo que puede causar distorsión en la parte final.

A los fabricantes más pequeños les encantaba la fibra de vidrio porque era más barato de producir que el acero. Solo tenían que tener formas para colocar las capas de fibra de vidrio y duraron años, mientras que las herramientas de estampado de robo pueden desgastarse con bastante rapidez.

3. kefra

Kevlar es una fibra artificial que es increíblemente fuerte y liviana. Se usa en chalecos a prueba de balas y armadura del cuerpo, así como neumáticos para bicicletas, velas de yates y cuerdas. También se usa en algunos autos, ya que reduce la cantidad de agujeros de punción en los neumáticos.

Está hecho de un compuesto sintético llamado tereftalamida de poli-para-fenileno (PPD-T). Es un polímero polar, lo que significa que tiene grupos disponibles en su superficie para el enlace de hidrógeno. Esto lo hace resistente al agua y a otros productos químicos. También no es inflamable y resiste altas temperaturas. Tiene un punto de fusión muy bajo y comienza a descomponerse a una temperatura mucho más baja que la mayoría de los otros plásticos.

Las moléculas PPD-T forman pequeñas varillas rectas en el nivel molecular, lo que ayuda a hacerlas increíblemente fuertes. Cuando se giran en fibras, las cadenas se unen al enlace H para formar una estructura muy fuerte. Están orientados radialmente, como los átomos en un cristal, lo que les da fuerza adicional. Las moléculas también tienen interacciones de apilamiento aromático entre sí, lo que les da fuerza adicional.

Cuando el PPD-T se combina con otros materiales como la fibra de vidrio y la fibra de carbono, se convierte en un material más fuerte. Este compuesto se usa luego en muchas aplicaciones, incluidos aviones, autos de carreras, cuchillas de rotor de helicópteros y ropa protectora. También se usa para fortalecer los neumáticos y reforzar las pastillas de freno.

Kevlar es un material costoso para producir, pero tiene muchos usos. Es un excelente reemplazo para el acero en algunas situaciones debido a su gran relación de resistencia / peso. También es más duradero que el acero y puede soportar fuerzas pesadas. Además, es una buena alternativa al asbesto en las pastillas de freno del automóvil, que es tóxica y peligrosa.

4. Aluminio

El aluminio es un metal esencial que usa los fabricantes de automóviles por una variedad de razones. Es liviano, duradero y resistente a la corrosión. También es fácil trabajar con él. Es por eso que es una opción común para los componentes del automóvil, incluidas las piezas del motor y los paneles del cuerpo.

El uso principal del aluminio en los automóviles está en los cierres que conforman el esqueleto del cuerpo. Estos son generalmente componentes colgados que se pueden terminar en las líneas de subconjuntos, lo que reduce la inversión de CAPEX para el fabricante de automóviles. Estas piezas incluyen puertas, bisagras y pestillos. Los cierres también se utilizan para cubrir conexiones eléctricas, lo que les permite protegerse de la humedad y la suciedad.

El aluminio es un elemento natural que se puede combinar con una amplia gama de elementos para amplificar sus cualidades, como la fuerza y la conductividad. Estas aleaciones se nombran con una serie de cuatro números, con el primer número que representa el elemento de aleación principal y los otros tres son números arbitrarios para aleaciones específicas en esa serie. Las aleaciones de aluminio más populares son las series 6000, 6061 y 7000, que se usan comúnmente en la fabricación de automóviles.

El interés en las piezas de aluminio aumentó después de la crisis del petróleo, cuando los fabricantes querían producir vehículos que fueran más ligeros y más eficientes en combustible. Sin embargo, reemplazar piezas de acero con aluminio no es un proceso sencillo. Por ejemplo, el aluminio es más suave que el acero y tiene un perfil de resistencia a la corrosión diferente.

Por esta razón, la mayor parte de la penetración de aluminio en los automóviles ha sido parte por parte y no debido a un rediseño significativo. Mientras que algunos proveedores están trabajando en aleaciones de hoja AA7XXX que pueden satisfacer las demandas OEM para una mayor resistencia, todavía existe el problema de soldadura, así como problemas con la corrosión del estrés y la fatiga de corrosión.

5. Plástico

Aunque el metal todavía se usa en algunas partes de un automóvil, los fabricantes modernos están recurriendo a diferentes tipos de plástico para su construcción principal. Esto se debe principalmente a las últimas innovaciones en el procesamiento de plástico.

Los plásticos tienen un gran impacto en el peso de un vehículo, lo que también los hace más eficientes en combustible. El uso de plásticos también reduce la cantidad de materia prima necesaria para un automóvil y ayuda a cumplir con estrictas regulaciones ambientales. Los tipos más comunes de plásticos utilizados en los automóviles incluyen polietileno, polipropileno y poliuretano. Cada uno tiene sus propias características únicas.

El polietileno es un plástico altamente duradero, barato y versátil que se puede formar en casi cualquier forma. Puede soportar temperaturas extremas y es resistente a una variedad de productos químicos. Se utiliza para hacer una variedad de componentes automotrices, incluidos defensas, puertas y adornos interiores.

Otro tipo popular de plástico es el polipropileno, que se puede moldear en formas complejas y tiene una excelente resistencia al calor. A menudo se usa en la producción de componentes eléctricos. Finalmente, el poliuretano es un plástico resistente y flexible que puede adoptar formas blandas y duras. Se usa comúnmente para cubrir cables eléctricos y formar piezas de automóvil.

Los plásticos modernos también son mucho menos costosos que sus contrapartes de metal, lo que puede ahorrar dinero tanto para el fabricante como para el consumidor. Además, el uso de plásticos puede permitir una innovación de diseño más rápida y fácil. Por ejemplo, un componente de una sola moza puede reemplazar múltiples partes y reducir el tiempo de ensamblaje. Esto también puede reducir los costos de producción. Además, la mayoría de los plásticos son reciclables y no se oxidarán ni corroen con el tiempo. Este es un gran beneficio para los consumidores, ya que ayuda a reducir el desperdicio y protege el medio ambiente.