- La incorporación de nuevos materiales en la fabricación de piezas para automóviles supone una gran contribución a la sostenibilidad y eficiencia de los vehículos.
- El sector de proveedores de componentes de automoción español es un referente en la fabricación de piezas para automóviles.
A lo largo de los últimos 130 años, los ingenieros han invertido todos sus esfuerzos en desarrollar, probar y utilizar nuevos materiales en la fabricación de piezas para automóviles. Ha pasado mucho tiempo desde que Gottlieb Daimler propusiera su vehículo motorizado hecho con madera allá por 1890. O desde que Trabant nos sorprendiera con un vehículo de plástico en 1950.
Los ejemplos en la historia son abundantes y variopintos, distando en gran medida de lo que estamos acostumbrados a ver en la actualidad. Hoy en día, nadie duda de que las innovaciones en materiales son la base para implementar nuevos conceptos de vehículos. Estos, a su vez, son la clave para superar los retos de la transformación de la movilidad en la que estamos inmersos.
Nuevos materiales que giran en torno a la sostenibilidad
Junto a las materias primas más habituales en los automóviles tradicionales, la industria automovilística está evolucionando en la creación de nuevos materiales más sostenibles para los vehículos propulsados por energías alternativas. Los fabricantes de automóviles y los proveedores de componentes están en plena búsqueda y uso de innovaciones que respeten el medio ambiente. Todo ello, manteniendo o mejorando las prestaciones actuales
La industria de proveedores de automoción española destaca por ser uno de los sectores que más invierte en I+D+i. Hablamos de una media del 4% de su facturación anual en los últimos cinco años. El triple de la media española.
La incorporación de nuevos materiales en la fabricación de piezas para automóviles supone una gran contribución a la sostenibilidad y eficiencia. Y es necesario que la innovación se traslade a todos los eslabones de la cadena de valor.
Un cambio necesario en la fabricación de piezas para automóviles
La industria de la automoción es una industria comprometida con los nuevos retos de movilidad sostenible. En los últimos años, la sostenibilidad se ha convertido en paradigma ineludible para todo tipo de organizaciones. Cada vez son más los clientes y consumidores que valoran positivamente los aspectos ASG (Ambiental, Social y Buen Gobierno) de las empresas para sus decisiones de compra.
Los planes e iniciativas desarrolladas por las empresas de la industria de automoción en esta dirección son múltiples. Así se pone de manifiesto en el Libro Blanco ‘Contribución de la industria de componentes de automoción al desarrollo sostenible’. Hemos de ser conscientes de que el proceso nunca se detiene, la rueda siempre gira. Es imperativo trabajar en mejorar cada proceso, cada componente y cada detalle. Cada paso del proceso supone un reto a superar.
España cuenta con una posición ventajosa para poder ser un referente en la fabricación de piezas para automóviles. Somos el cuarto fabricante de componentes para automóviles de Europa. Como país, contamos con sectores y actores de referencia. La experiencia del sector será necesaria para superar los duros obstáculos a los que se enfrenta la industria en la búsqueda de nuevos materiales.
Desde el papel estratégico de los semiconductores hasta las cada vez más exigentes normativas medioambientales europeas, pasando por la vital importancia de las materias primas críticas. Es el momento de demostrar y reforzar nuestro liderazgo con alternativas sostenibles y de bajo impacto, que ayuden al medio ambiente sin comprometer la calidad.
Los nuevos materiales son clave en la propulsión cero emisiones
En la industria de la automoción, el coche eléctrico y los combustibles neutros en carbono juegan un papel fundamental de cara a los próximos años. No es ningún secreto que la Unión Europea busca alejar a los países miembros del transporte basado en combustibles fósiles. Para ello, ha publicado sus nuevas metas para reducir las emisiones de CO₂. Entre ellas, tener al menos 30 millones de coches cero emisiones en sus carreteras para 2030.
Es por ello por lo que los fabricantes de automóviles tienen el reto de desarrollar vehículos cero emisiones cada vez más ligeros, seguros, eficientes y resistentes. El objetivo no es otro que permitir incrementar su rendimiento, eficiencia y autonomía, a la vez que se mejora la seguridad y se reducen las emisiones de CO2. En esta línea, los nuevos materiales en la fabricación de piezas para automóviles son indispensables.
La búsqueda de materiales sostenible para el coche eléctrico
A la hora de abordar el diseño y fabricación de los componentes del sistema de propulsión eléctrica, sobre todo las baterías, deben tenerse en cuenta la sostenibilidad medioambiental y el ciclo de vida completo. Para ello, cobran especial relevancia la cantidad y procedencia de las materias primas, así como la energía empleada en su fabricación y otros factores ligados a la circularidad.
En esencia, se debe apostar por nuevos materiales de alta disponibilidad y bajo coste, sostenibles y reciclables. Estos juegan un papel fundamental en el desarrollo de diversos componentes:
- Mejora de la eficiencia, tamaño y peso de los motores eléctricos, sustituyendo las tierras raras por módulos de electrónica de potencia optimizados y miniaturizados basados en semiconductores de banda ancha (por ejemplo, SiC o GaN).
- Desarrollo de nuevos materiales más ligeros y resistentes para los depósitos a presión de los vehículos de pila de combustible.
- La migración a materiales de banda ancha (Wide Band Gap – WBG) en los módulos de electrónica de potencia que, actualmente, se basan principalmente en dispositivos de silicio.
- El desarrollo de nuevos materiales semiconductores, como SiC o GaN (Carburo de Silicio y Nitruro de Galio) para la carga rápida de vehículos.
- Desarrollo de materiales avanzados para las baterías, donde debe considerarse el abastecimiento y procesamiento sostenibles de materias primas. Algunos ejemplos son las baterías ion Litio gen 3 (cátodos avanzados tipo NMC con bajo contenido en cobalto, LFP dopado con manganeso -LMFP-, ánodos de silicio y otros); las baterías de estado sólido gen 4 (electrolitos sólidos y semisólidos, ánodos de litio metálico y grafito/silicio de alta capacidad -Li ion SSB-); y las baterías ion Sodio, entre otros.
Los nuevos materiales en sistemas de propulsión neutros en carbono
Los combustibles neutros en carbono juegan un papel fundamental en el reto de lograr un mix energético, con un enfoque tecnológicamente neutral. Gracias a ello, es posible aprovechar las ventajas de las tecnologías bajas o neutras en carbono ya existentes (e-fuels o biocombustibles). Estas dan respuesta a un segmento de mercado mucho más amplio que aquellas que aún están en desarrollo.
En esta línea, se debe estudiar el uso de nuevos materiales o aleaciones para:
- La fabricación de componentes de motor de combustión de biocombustibles o combustibles sintéticos (camisas de cilindro, culatas, bloque motor, sistema de inyección, colectores de admisión, válvulas…).
- El desarrollo de nuevas configuraciones de motores de combustión de hidrógeno. Se deben emplear nuevos materiales más respetuosos con el medio ambiente, incluyendo la reparabilidad y la reciclabilidad en los diseños. De igual forma, es necesario desarrollar materiales más ligeros y resistentes para los depósitos de hidrógeno.
Propuestas clave para el sector
El proyecto Tucana de Jaguar Land Rover busca desarrollar una nueva generación de materiales compuestos asequible y con un amplio uso en el sector del automóvil. Entre ellos destacan la fibra de vidrio y la fibra de carbono, lo que supondrá una importante reducción en el peso del vehículo. Para ello cuenta con el apoyo del gobierno de Reino Unido y socios industriales de todo el mundo.
Según revela la compañía, el uso generalizado de materiales compuestos para fabricar automóviles más ligeros contribuirá a reducir las emisiones de CO2 en 4,5 millones de toneladas entre 2023 y 2032. Con ello espera que las estructuras de estos vehículos sean más seguras, un 30% más rígidas y hasta 35 kg más ligeras.
Otro ejemplo relevante es el de Ascend Performance Materials, que está experimentando con nuevos materiales para crear vehículos eléctricos más seguros y silenciosos. Sus propuestas son los materiales Starflam X-Protect y Vydyne AVS, que abordan dos retos únicos a los que se enfrentan los fabricantes de automóviles cuando desarrollan sus plataformas para vehículos eléctricos.
Starflam X-Protect es un nylon 66 ignífugo capaz de superar al resto de los materiales similares de características estándar y al aluminio probado de acuerdo con la norma SAE AS5127, una prueba desarrollada para componentes aeroespaciales.
Por otra parte, Vydyne AVS es un nuevo material de ingeniería que ya se ha instalado en el Cadillac LYRIQ. Se trata de una novedosa solución que amortigua eficazmente el ruido, las vibraciones y la dureza de los vehículos eléctricos. En concreto, logra una reducción del 80% de la presión sonora del habitáculo.
Los nuevos materiales son los biomateriales
Los centros tecnológicos y las empresas del sector de los componentes están centrando todos sus esfuerzos en perfeccionar el automóvil actual. Se trata de un vehículo cada vez más sostenible, seguro, conectado y automatizado. En el que los materiales juegan un papel clave. Lo hacen tanto en términos de eficiencia como de resistencia y durabilidad.
La industria automotriz está en la avanzadilla de la innovación de materiales más sostenibles y naturales. En la actualidad ya se utilizan diversos biomateriales en la fabricación de piezas para automóviles. Son materiales más sostenibles ya que incorporan residuos de la agricultura y de otras industrias o materiales reciclados.
Veamos algunos ejemplos concretos:
- SofTex: es un cuero sintético que pesa mucho menos que el cuero genuino. Produce hasta un 85% menos de emisiones de carbono y menos compuestos orgánicos volátiles.
- Piel de tomate para mangueras y bujes de suspensión.
- Cáscaras de langosta gracias a sus buenas propiedades antimicrobianas.
- Paja de café en la fabricación de faros.
- Plásticos de botellas recicladas en la producción de asientos y otros componentes.
- Fibras naturales para reforzar y aligerar piezas plásticas (espuma de soja, paja de trigo, fibra de kenaf, fibra de coco y cáscaras de arroz). Por ejemplo, la fibra de celulosa es hasta un 500% más resistente que el acero.
- Fibras vegetales de agave de la producción de tequila para piezas bioplásticas más sostenibles (arneses de cableado, unidades HVAC y contenedores de almacenamiento).
- Piñatex, hojas de piña para para fabricar alfombrillas en los automóviles. Es capaz de reducir en hasta un 75% el peso con respecto al cuero.
El futuro de la fabricación de piezas para automóviles
En un futuro no muy lejano los materiales también proporcionarán al automóvil propiedades avanzadas. Los materiales inteligentes y adaptativos ya están al alza en la fabricación de piezas para automóviles. Hablamos, por ejemplo, de:
- Aleaciones con memoria.
- Materiales con resistencia al fuego y al rayado.
- Materiales capaces de cambiar de color en función de la luz.
- Cristales piezoeléctricos que capturan la energía de los objetos en movimiento y la convierten en energía eléctrica.
No queda tanto para ver estos avances. Los fabricantes y proveedores ya están inmersos en el desarrollo de materiales que reaccionen y cambien su forma como resultado de factores externos. Esto será posible gracias a enfoques en la fabricación totalmente nuevos. Por ejemplo, los métodos de fabricación aditiva como la fusión y sinterización, selectiva por láser, la impresión 3D, la estereolitografía y el modelado por deposición fundida.
Como se puede ver, una transformación hacia una movilidad más sostenible es posible. No solo cobran gran relevancia las formas de propulsión más eficientes y menos contaminantes. También los nuevos materiales con los que se fabrican los automóviles. Los biomateriales también juegan un papel clave en la personalización, otra gran característica en la industria.
