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Desarrollo de un proceso de fabricación de piezas ligeras y de altas prestaciones a partir de composites termoestables para el sector automoción

El proyecto PREFORGE desarrolla un proceso de fabricación productivo y flexible de piezas ligeras y resistentes a partir de composites termoestables, que permite abordar cambios rápidos en los ciclos de diseño y personalización en los productos fabricados.

20/03/2018  Para el 2020 los fabricantes de automóviles tienen que reducir sustancialmente el porcentaje de CO2 que generan los vehículos, pero tanto la innovación en los motores para lograr este fin, como la mejora en la seguridad y confort suponen un aumento de peso, lo que hace que no se alcance el objetivo planteado. Por ello, es necesario avanzar en el diseño de vehículos ligeros utilizando composites poliméricos y sus tecnologías de moldeo. Dichos composites, gracias a sus propiedades mecánicas, permiten alcanzar los objetivos de aligeramiento y en consecuencia reducir las emisiones de CO2, garantizando así, la movilidad sostenible y los vehículos a un coste razonable.

Sin embargo, los composites termoestables tienen un reto que superar, que es la reducción del componente de fabricación manual para poder abordar la producción masiva de piezas. Y además, todavía hay que avanzar en la optimización de las tecnologías de proceso para conseguir procesos más sostenibles y para fabricar productos con prestaciones diseñadas a medida.

En este contexto, tanto para abordar la producción masiva de piezas de composites termoestables como para conseguir procesos más sostenibles, fabricar productos con prestaciones diseñadas a medida y reducir el peso de los vehículos, surge el proyecto “Desarrollo de piezas ligeras y de altas prestaciones de composite, obtenidas mediante un proceso automatizado de moldeo a baja presión de preformas “near net shape” construidas a medida con capas de laminados de prepregs termoestables. PREFORGE”, en el que participa el Centro Tecnológico GAIKER-IK4. 

El objetivo de esta investigación —liderada por la empresa GESTAMP y que ha finalizado el pasado mes de diciembre con importantes resultados— ha sido desarrollar un proceso de fabricación productivo y flexible de piezas ligeras y resistentes, que ha permitido avanzar hacia el concepto de la industria 4.0, a partir de preformas poliméricas diseñadas a medida,  la optimización de las tecnologías de fabricación de utillajes y de moldeo de polímeros, y mediante la adopción de técnicas avanzadas de simulación de productos procesos y la monitorización, comunicación y automatización de las etapas involucradas en el proceso de transformación.

La tecnología utilizada en PREFORGE se diferencia, de otras tecnologías de moldeo de composites termoestables, en que adapta el proceso de transformación a las necesidades  y especificaciones del producto final y lo hace de manera automatizada, reduciendo el componente de manipulación manual. Además, es un proceso flexible y de bajo consumo energético lo que le permite abordar tanto la fabricación de series cortas como medias y largas.

En este proyecto se han incorporado conceptos tanto de fabricación avanzada como sostenible. Por un lado, desde fases tempranas del proyecto ha habido una integración completa de las TICs y por otro, el diseño ha permitido capturar y procesar la información del proceso en tiempo real para poder detectar patrones que puedan reconfigurar la línea de forma automática, con el objetivo de optimizar el consumo energético y reducir la generación de desechos.

GAIKER-IK4, como experto en plásticos y composites, se ha encargado, a lo largo de los dos años de duración del proyecto, entre otras, de las siguientes tareas:

• Evaluación y definición de tecnologías de corte de preimpregnados (función de tipos de resinas y refuerzo) y de apilado y orientación de capas. Obtención de preformas near net shape
• Definición tanto de  la superficie de la preforma y realización de pruebas de moldeabilidad como del proceso de tratamiento de recortes generados en el proceso de obtención de la preformas near net shape de preimpregnados
• Estudio y selección de las alternativas  de monitorización y sensorización de la etapa de corte y apilado de preimpregnados, y de la automatización y monitorización de la etapa de moldeo de las preformas near net shape
• Definición y obtención de datos de la etapa de corte y apilado y de moldeo para la realización de la evaluación medioambiental
• Diseño y fabricación de parte flexible del molde
• Pruebas de moldeo  y evaluación de durabilidad del molde elástico
• Definición del proceso de tratamiento de mermas generadas en el proceso de moldeo por compresión de las preformas (composites y pieles elastoméricas)

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info:  Clara Bilbao,  bilbaoc@gaiker.es

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