La experiencia que da la ciencia en beneficio de la industria
Además del desarrollo de los vehículos eléctricos, la conectividad, la conducción autónoma y los nuevos esquemas de propiedad, otra de las tendencias más destacadas en las Industrias Automotriz y de Equipos de Transporte, es la sustitución de partes y componentes fabricados con materiales metálicos, por otras a partir de insumos plásticos y poliméricos. Las ventajas que avalan a estos materiales es que suelen ser mucho más ligeros que sus contrapartes metálicas, lo que contribuye a disminuir el peso de los vehículos, a mejorar el rendimiento energético y, finalmente, a disminuir las emisiones de carbono y de gases de efecto invernadero.
Tanto las compañías de ensamble terminal de equipos de transporte o las productoras de autopartes, como las universidades e instituciones públicas de investigación y gestión científica mexicanas, participan de manera activa en la investigación y desarrollo de esos nuevos materiales. Uno de los casos de éxito más relevantes en materia de I+D aplicada en este tema, tiene como protagonistas a tres instituciones públicas: el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA), la Corporación Mexicana de Investigación en Materiales (COMIMSA), y el Instituto Tecnológico de Saltillo (ITS). El Dr. Ernesto Hernández Hernández, director del Programa Laniauto, relata que esta historia comenzó hace ocho años, cuando estas instituciones, apoyadas por los fondos del Sistema Conacyt y del Gobierno del Estado de Coahuila, “decidieron trabajar en el desarrollo de herramentales y materiales plásticos con el propósito de apoyar a las empresas Tier 1 a Tier 3, que operan en las cadenas de proveeduría del Clúster Automotriz del Noreste del país, especialmente en los estados de Coahuila y Nuevo León”.
Las tres instituciones integraron más investigadores y acumularon capacidades complementarias para el desarrollo de nuevos “materiales ligeros” susceptibles de ser utilizados en la fabricación de vehículos, desde el diseño y desarrollo de herramentales, hasta los subsistemas de autopartes y componentes de chasis, tren motriz, transmisión de energía, conducción de gases y fluidos, interiores y exteriores automotrices: es decir, para toda la gama de componentes que van de “defensa a defensa”. “Por ejemplo, COMIMSA (Unidad-Saltillo) orientó sus esfuerzos de I+D hacia el diseño y producción de herramentales, mientras que el CIQA (Unidades Saltillo y Apodaca) se enfocó en el desarrollo de plásticos y materiales poliméricos compuestos, y el ITS centró sus actividades en el desarrollo de nuevas aleaciones metálicas ligeras”, explica el experto.
El CIQA fortaleció uno de los proyectos insignia, consistente en el desarrollo de nuevos materiales ligeros poliméricos utilizables en la fabricación de componentes para sistemas de Powertrain (Tren Motriz), en el que participa muy activamente la Tier 1 mexicana, Nemak. A partir de los buenos resultados obtenidos, se propuso la creación de un nuevo laboratorio nacional enfocado al desarrollo de materiales ligeros, un proyecto que ofrecía la posibilidad de generar una cuota importante de valor agregado y competitividad para la Industria Automotriz mexicana a través de tres vertientes: la primera, los materiales ligeros y de alta resistencia contribuyen a reducir el peso de los vehículos y, con ello, el consumo de energía y su huella de carbono; la segunda, por los menores costos de producción que tienen y, la tercera, por la combinación de las dos anteriores como diferenciadores de los vehículos beneficiados con la integración de estos componentes.
Fue así como surgió el proyecto para la creación del Laboratorio Nacional en Innovación y Desarrollo de Materiales Ligeros para la Industria Automotriz para el Ahorro Energético y el Cuidado del Medio Ambiente (Laniauto), integrándose también, desde 2014, el Laboratorio Nacional de Materiales Grafénicos (LNMG). Hernández explica que los materiales plásticos ligeros en la composición de los vehículos representan apenas entre el 12% y el 15% del peso total de los vehículos, y la tendencia mundial apunta hacia una creciente utilización de materiales con nuevas propiedades y muy capaces de sustituir metales en prácticamente todos los grupos de componentes y sistemas automotrices.
Laniauto está orgulloso del desarrollo de componentes pequeños para sistemas de soporte de motores, transmisiones, radiadores, fascias para sistemas exteriores; en el que destaca un proyecto conjunto con la acerera AHMSA en el que se proponen desarrollar prácticamente todos los componentes que forman parte de los sistemas de chasis y de conducción de gases y fluidos. “Nuestra joya de la corona es el desarrollo de 0 a 100 de una espuma plástica a base de poliolefinas y de compuestos naturales que se puede utilizar para la elaboración de soportes para diversos componentes y otros prototipos.
Con esta tecnología, hemos demostrado que es posible desarrollar materiales con una densidad física de 0.1 gramos por cm3 hasta 10 veces menor a la del Polietileno (PE), que está entre 1 y 1.1 gramos por cm3”, se enorgullece el director del instituto. El desafío mayor para el experto radica en resolver los problemas de escalamiento en la producción y extensión de las aplicaciones. Por fortuna, cuentan con el apoyo de instituciones como el Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas (CIATEC), el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), y el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ).
