Una de las investigaciones colectivas más interesantes en las que hemos participado recientemente ha sido Lightcar, un proyecto que hemos liderado teniendo a nuestro lado al Instituto tecnológico del Plástico (AIMPLAS) y a las empresas de ingeniería ITERA y SINFINY, que se han encargado de realizar las simulaciones y los análisis, tanto del demostrador como del proceso. Esta tarea tenía un ambicioso objetivo: desarrollar un material termoplástico compuesto y reforzado con fibra que pudiera aplicarse en una de las piezas más exigentes de la nueva automoción: la batería del vehículo eléctrico.

La investigación se inició en 2021 y se completó en el último trimestre del pasado 2023. Ahora tenemos las conclusiones. Y con ellas, una sonrisa, pues los objetivos que nos habíamos marcado han sido superados ampliamente. A pesar de que eran un auténtico Shoot for the moon y de que, en la mitad de su desarrollo, llegamos a dudar de los resultados que podríamos obtener.

Pero la realidad es que hemos encontrado el camino para ofrecer un producto ligero y que responde a exigencias muy altas. Un composite termoplástico que supera siete extraordinarios desafíos.

7 desafíos y 7 excelentes resultados

Los objetivos que nos marcamos en el inicio del proyecto eran ambiciosos. Por eso hoy sabemos que estamos en el buen camino. Estos son los resultados:

1. Más de un 60% de reducción de peso con respecto al aluminio. Nuestro objetivo era reducir en al menos un 40% el peso de la pieza de aluminio y el esfuerzo nos ha compensado con creces pues hemos logrado piezas que son un 63% más ligeras si las comparamos con Al 7075 y un 61% si las comparamos con Al 6068.
2. Propiedades mecánicas similares al aluminio. Los requisitos estructurales y de resistencia al impacto que exige una batería son importantes. Y el resultado ha sido excelente: hemos logrado la misma resistencia al impacto que usando aluminio según el análisis CAE de elementos finitos.  Además, comparado con los composites termoestables, sus propiedades resultan similares (±10%).
3. Material no inflamable. Para esta característica, esencial en un material que está destinado a ser parte de una batería, nos marcamos un objetivo muy restrictivo, pues buscamos una clasificación V0 dentro de la escala UV94 para un espesor de 1,6 mm. También hemos logrado este objetivo.
4. Apantallamiento electromagnético de alta calidad. Las propiedades electromecánicas del aluminio resultan difíciles de lograr en plástico, a pesar de lo cual nos propusimos alcanzar, trabajando con nanotubos de carbono, los 40 decibelios, una cifra que se considera aceptable en automoción. El objetivo propuesto no se alcanzó durante el desarrollo del proyecto. Sin embargo, el trabajo ha continuado después por parte de AIMPLAS y la colaboración de la Universitat de València. Se han hecho algunos estudios y se ha comprobado que se pueden obtener valores de apantallamiento muy buenos al aumentar la carga de nanotubos.  Además, se asegura un apantallamiento de alta calidad porque, frente al metal que refleja las ondas, los tubos de carbono las absorben, ofreciendo un excelente rendimiento.
5. Buenos tiempos de producción y ensamblaje. En este apartado teníamos un objetivo claro: que el material pudiera mejorar en al menos un 20% los tiempos de operación frente al material termoestable, que suele requerir altos tiempos de curado pieza a pieza. Las comparaciones que hemos desarrollado son virtuales e indican que superamos ampliamente los objetivos: la producción se aproximará mucho a los tiempos de inyección de materiales termoplásticos y ofrecerá grandes posibilidades de automatización.
6. Reducción del precio. Aunque el precio de una pieza no depende solo de sus materiales, nuestro punto de partida es importante: al trabajar con PP como base polimérica, el resultado tiene un coste de materia prima muy inferior al aluminio (en soluciones similares a escala comercial).
7. Cien por cien reciclable mecánicamente. Y esta es una de las razones esenciales por las que apuntamos desde el primer momento al composite termoplástico frente al termoestable: avanzar todos juntos en la sostenibilidad y la protección del planeta.

Aportando al mercado soluciones inmediatas y de calidad

Con estos resultados, es lógica la satisfacción de nuestro equipo de investigación.  “Este desafío era realmente importante porque nos enfrentábamos a materiales en desarrollo y a soluciones que nunca antes habíamos probado”, comenta José Pérez, coordinador del proyecto y parte de nuestro departamento de I+D+i. Pero el Know-how de la empresa, su capacidad de aprendizaje y su experiencia en llevar a la realidad las soluciones ideadas en el laboratorio han sido esenciales a la hora de lograr los excelentes resultados de la investigación.

“Para nosotros —continúa Pérez— la ventaja de este proyecto es que podemos aportar soluciones inmediatas y de calidad al mercado. Porque hemos estado trabajando en una de las piezas más complejas del vehículo eléctrico que es la batería, pero hay muchos otros componentes que no presentan tantas exigencias distintas, que se fabrican en metal y que, con esta investigación, hemos demostrado que pueden ser sustituidos por plásticos”.

¿Qué piezas? Y ¿en qué momento? El mercado de la automoción está demasiado agitado como para hacer previsiones. Pero lo que hoy sabemos es que este es el camino que conduce al futuro.