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Economía Circular para productos de fibra de vidrio y de carbono

 
Según estimaciones, en la actualidad se utilizan cada año unas 110.000 toneladas de fibra de carbono y 4.500.000 toneladas de fibra de vidrio. Estos materiales son ligeros, por lo que se utilizan como componentes estructurales en aviones, coches, trenes, bicicletas o barcos, evitando la emisión de gran cantidad de CO2 y, en consecuencia, haciendo que el transporte sea más sostenible.

Sin embargo, estos beneficios tienen un precio. Así el proceso de fabricación con fibras de carbono desperdicia hasta un 40% del material además de consumir mucha energía, al necesitar temperaturas altas para su curado. Asimismo, el reciclado de los materiales realizados con fibra de carbono y de vidrio tiene actualmente un alto coste.

El proyecto MC4 (“Multi-level Circular Process Chain for Carbon and Glass Fibre Composites”, proposal number 101057394), financiado por la Comisión Europea (convocatoria europea HORIZON-CL4-2021-RESILIENCE-01), tiene como objetivo desarrollar soluciones tecnológicas a corto y largo plazo al problema del reciclaje de los composites reforzados con fibra de carbono y fibra de vidrio. Todo ello con el fin de mejorar la competitividad de las empresas europeas mediante el desarrollo de procesos de fabricación de composites basados en material reciclado y de disminuir su dependencia de estos materiales de fuentes extranjeras.

En el caso de la fibra de carbono, el proyecto plantea métodos de reutilización de recortes de pre-impregnados no curados en piezas nuevas y el desarrollo de un proceso de reciclaje químico para residuos curados y piezas al final de su vida útil.

Para la fibra de vidrio, se plantean métodos de reciclaje mecánico, otros reprocesados y estudios de matrices novedosas que permitan su reutilización en la creación de nuevas piezas. Además, el proyecto plantea métodos para clasificar los materiales reciclados y su procesado para elaborar nuevas piezas compuestas de fibra de carbono y vidrio.

GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance (BRTA), participa en el desarrollo del proceso de reciclaje químico mediante el uso de solvólisis y su escalado, así como en la construcción de piezas compuestas de fibra de carbono a partir de material reciclado o de la reutilización de recortes de pre-impregnados no curados mediante moldeo.

Coordinado por el centro austriaco PROFACTOR GMBH, además de GAIKER, participan en este proyecto otros institutos y ocho empresas pertenecientes a siete estados miembros de la Unión Europea: FIDAMC, FUNDACION CIDETEC, VDL FIBRETECH INDUSTRIES BV, SAECHSISCHES TEXTILFORSCHUNGSINSTITUT E .V. (STFI), REPARACIONES NAUTICAS AMURA S.L., MANAGING COMPOSITES SL, COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES (CEA), ASSOCIATION TECHTERA, 3B-FIBREGLASS, INNOVATION IN RESEARCH & ENGINEERING SOLUTIONS (IRES), ATELIER23 SRL (LAB23), CHOMARAT TEXTILES INDUSTRIES, y I-RED INFRAROT SYSTEME GMBH.

Nuevos materiales y procesos de impresión para integrar la electrónica en materiales plásticos

La digitalización y la necesidad de mayor funcionalidad y personalización está alineada con una mayor presencia actual de electrónica en los productos, pero requiere de una mayor integración y simplificación que apunta directamente hacia el desarrollo de nuevos materiales funcionales y nuevas tecnologías de fabricación aditiva de impresión o en combinación con otros procesos productivos.

La industria actual de componentes plásticos moldea los productos base, pero funcionalidades como la iluminación, la conectividad y la monitorización, entre otras, son integradas en una etapa posterior de montaje. Estas operaciones suponen, entre otros problemas, sobrecostes, la presencia de otros materiales y un peso añadido.

Nuevas tecnologías, como la fabricación aditiva, tienen el reto de lograr componentes y productos 3D que integren la electrónica mediante procesos de impresión. No obstante, la falta de desarrollo de materiales adecuados y la falta de madurez suficiente en las tecnologías de diseño e impresión obstaculizan sus avances.

Partiendo de estas circunstancias, el centro tecnológico GAIKER, miembro de Basque Research & Technology Alliance (BRTA), lidera el proyecto IDEA II, dentro del programa ELKARTEK financiado por el Gobierno Vasco, cuyo objetivo es el desarrollo de nuevos materiales y procesos de impresión e integración para el logro de una electrónica impresa que permita la obtención de nuevos productos personalizados y funcionales. En él también participan UPV/EHU, Fundación BCMaterials, Fundación Cidetec, Maier Technology Centre, S. COOP., Fundación Tecnalia Research & Innovation, Mondragon Goi Eskola Politeknikoa S. COOP. y Fundación Tekniker.

En el proyecto IDEA II, GAIKER apuesta principalmente por el desarrollo de materiales conductivos y sensores de deformación para la tecnología de impresión 3D por FDM (Fused Deposition Modeling) y tecnologías de integración de electrónica como el IME (In Mould Electronics), en el cual se combina la impresión de circuitos eléctricos 2D por serigrafía con el proceso de termoconformado y la sobreinyección para obtener finalmente integraciones de electrónica 3D en productos transformados por inyección.

 
El proyecto, además de generar conocimiento a través de la continuación en la investigación y desarrollo en nuevos materiales con funcionalidades para la electrónica, pondrá a prueba los distintos procesos de impresión a través del desarrollo de demostradores concretos que permitan valorar de un modo comparativo el alcance y la situación de cada uno de estos procesos de impresión con vistas a lograr alcanzar una verdadera electrónica impresa 3D.

Asimismo, IDEA II aportará soluciones potenciales a la industria vasca de un modo continuado de modo que incremente sus capacidades competitivas y permita a las empresas un acercamiento y evolución más gradual hacia estas nuevas tecnologías y materiales de impresión.