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El plástico protege la productividad

27/03/2014

La competitividad asiática en el sector de la transformación del plástico está provocando que los europeos estén emprendiendo un gran esfuerzo en innovación y en la apertura de nuevas oportunidades de negocio. Estas son las armas que los fabricantes de este lado del mundo emplearán en este exigente mercado.

Elaborar todas las piezas de forma precisa, correcta y económica. Esta es, según Carlos Jiménez, director de innovación del Centro Español del Plástico (CEP), la clave fundamental cuando se habla del negocio de transformación del plástico. “En general, si se consume menos materia prima –por ejemplo, si se puede fabricar un envase más fino con la misma resistencia y prestaciones que el modelo utilizado hasta ese momento–, el producto resulta más competitivo”, explica Carlos Jiménez.

Ser más competitivo en los costes, mejorar el rendimiento, producir más y mejor y a la vez aumentar el margen. Estas leyes se repiten hoy en casi todos los sectores industriales; en todos los mercados en los que está implicada la fabricación.

Hacer lo contrario, no ser exigentemente competitivo, es exponerse a perder mercado frente a los industriales asiáticos, como ya ha ocurrido en el textil y en el calzado. Por esta razón, otras de las innovaciones que se están llevando a cabo con la premisa del ahorro de costes y la competitividad son las relativas a una mayor automatización de las operaciones con las má-quinas y en los procesos realizados en la periferia tras la fabricación.

 

Visión artificial

Ahora existe una mayor tendencia a hacer uso, por ejemplo, de la visión artificial y de los robots. En extrusión y en films se emplean mucho, porque eso permite controlar la calidad de manera más automatizada”, comenta el director de innovación del CEP, una de las principales asociaciones técnicas y profesionales del sector.

Hay mecanismos que permiten que el robot recoja la pieza o el material recién elaborado por la máquina, lo muestre a un sistema de visión artificial y éste analice si existe algún defecto o no. Es una estrategia que también se está poniendo en práctica ya en la fabricación por inyección. En cuanto a la periferia, se quieren mejorar los procesos automatizados en cuestiones como el embalaje del producto acabado.

En la fabricación mediante soplado –la que se utiliza en artículos tales como las botellas– el esfuerzo de innovación se está centrando principalmente en conseguir reducir el peso de los productos finales, como en los envases.

Para ello una estrategia que se está usando es la de disminuir el grosor del material final mediante una multicapa formada por un conjunto de pieles, cada una con distintas propiedades y tecnologías aplicadas, de tal modo que el resultado final sea más delgado, pero igual o más eficiente.

Otra estrategia que se está practicando no sólo en el sector del plástico, sino de hecho en la mayoría de los entornos productivos, es la que posibilita cambiar el producto final modificando sólo en parte la máquina. En el caso de las que se dedican a la fabricación de elementos plásticos, la cuestión se centra en la posibilidad de cambiar de moldes.

En este sentido, resulta esencial hacerlo lo más rápidamente para perder el menor tiempo posible. La solución pasa por cambiar algunas partes de la máquina, cuestión de la que no se suelen ocupar los propios fabricantes de la herramienta, sino terceras empresas que están especializadas en estas adaptaciones.

 

Proyecto “FlowFree”

Además de servirse de la robótica y la visión artificial, a fin de aumentar la productividad en la fabricación de plásticos se pueden emplear otras técnicas. Es el caso de la tecnología que están desarrollando en uno de los proyectos impulsado por el Instituto Tecnológico del Plástico (Aimplas) en Valencia.

La iniciativa –en la que participan diversos centros y asociaciones europeas desde hace más de dos años– lleva por nombre FlowFree y su trabajo consiste en la puesta a punto de un método por el que se aplica CO2 supercrítico a la fabricación por extrusión. El CO2 supercrítico es un fluido que está en un estado entre líquido y gaseoso.

Se suele utilizar en industria como sustituto de los disolventes orgánicos, más peligrosos medioambiental y laboralmente. Entre sus ventajas principales destacan el que no deja residuos en los artículos que se producen y que no es inflamable ni tóxico y se puede transportar fácilmente.

El proyecto FlowFree ha conseguido que el fluido en cuestión se pueda inyectar en las cámaras de las máquinas de extrusión, es decir, en la fase en la que se elabora el producto. “Al inyectarlo, hacemos que el CO2 se mezcle con el plástico y reduzca la viscosidad de éste”, explica de manera sencilla la investigadora principal del proyecto en Aimplas, Ana Espert, doctora en tecnología de polímeros.

Al volverse menos viscoso el material, la máquina tiene que desplegar un menor esfuerzo para hacer avanzar el plástico fundido y esto, al traducirlo al trabajo que tiene que efectuar el motor, se convierte en un ahorro de energía”, comenta Ana Espert.

 

Ahorrar energía

En algunas de las pruebas que ya se han realizado con esta tecnología se ha llegado a conseguir hasta un 20% de ahorro de energía. Habrá que esperar a ver los resultados de los test industriales para comprobar en un entorno real cuáles son los niveles de economización que se logran.

Dichas pruebas están comenzando en varias empresas del sector, como las españolas Plastire y Reboca, la italiana Cesap y la alemana Agor. El CO2 se aplicará a distintas extrusionadoras, como las que usan entubería, perfiles y coextrusionados, y a diferentes materiales, como las poliolefinas, el PVC y los elastómeros termoplásticos.

En el caso de que el mercado muestre interés por esta tecnología, los fabricantes podrán aplicarla de forma inmediata, ya que en principio el sistema se puede acoplar a cualquier máquina de extrusionado que ya esté en el mercado e incluso que se encuentre en funcionamiento en una planta.

Sólo resulta necesario hacer una modificación –abrir una vía– y aplicar un sistema de bombeo que inyecte el CO2 supercrítico, para lo que harían falta aproximadamente unos dos meses de trabajo.

 

Mercado más amplio

Reducir costes, objetivo del proyecto FreeFlow, es una de las vías para que el mercado de transformación del plástico siga conservando su buena salud. Pero no es la única. Otro de los caminos de ampliación del mercado de los transformados del plástico se abre con la sustitución, es decir, el cambio de productos que se han fabricado desde siempre en un material y suplirlo por otro que sea plástico.

El sector de la automoción es uno de los que más ha hecho suya esta estrategia, que permite abaratar costes a la vez que se mejoran las prestaciones y se aprovechan las ventajas de la maleabilidad de estos componentes. Mientras que antiguamente los automóviles apenas llevaban plástico, hoy cada turismo incorpora una media de 150 kg de este material.

Parece, además, que la tendencia es que esta cantidad siga aumentando más en el futuro. El próximo paso en esa dirección, en la que ya se está trabajando, es la fabricación de las ventanas y parabrisas de los coches, al igual que se ha hecho ya con las coberturas de los faros y se está empezando a hacer también con algunos techos solares.

De momento, el escollo principal que los fabricantes tienen que salvar es la óptica que proporcionan las ventanas realizadas en plásticos transparentes, que aún no tienen el comportamiento del vidrio. El esfuerzo de desarrollo, sin embargo, promete interesantes resultados, porque en caso de superar esa barrera, se podrían llegar a obtener unas ventanas y parabrisas más resistentes, seguros y livianos que los actuales.

También la automoción del futuro podrá contar con otro artículo que se suele aplicar fundamentalmente en la aeronáutica militar y en menor medida en la civil. Se trata de los plásticos componibles, unos productos que integran fibras (por ejemplo, de vidrio) que, según Carlos Jiménez, resisten como el acero y pesan muy poco.

El único problema que tienen es que, por ahora, son muy caros, por lo que no se pueden adaptar a toda la carrocería del coche. A menos, claro, que éste sea un Fórmula 1, porque ese es el tipo de material que constituye la carrocería de los monoplazas.

 

Fabricar micropiezas

Si la sustitución es una posibilidad de ampliar el negocio de las empresas del sector, la microinyección puede contribuir a un aumento de la participación del plástico en otras industrias y a incrementar las actividades asociadas a esta familia de materiales.

Hay mercados emergentes en el sector, como el de la electrónica y la medicina, que necesitan fabricar micropiezas y minipiezas, así como piezas medianas y grandes que tienen que incorporar detalles de alta precisión”, analiza Encarna Escudero, responsable de la Unidad de Plásticos en el Centro Tecnológico de la Fundación Ascamm (la asociación catalana de empresas de moldes y matrices).

En este centro se están perfeccionando diversas tecnologías relacionadas con la transformación del plástico y una de las que destacan es la relativa a la microinyección. El proyecto pertenece a otro más amplio liderado por la Universidad de Mondragón (Guipúzcoa) y dedicado a lo que se denomina micro-facturing (microfabricación).

La microinyección no es una técnica nueva, hace más de un lustro que se trabaja con ella, si bien hoy en día está despuntando con más fuerza debido a que los mercados emergentes –como los comentados– están descubriendo el potencial que encierra poder industrializar el proceso.

En el entorno de las piezas pequeñas, es necesario elaborar tiradas muy grandes y en esas condiciones el plástico es especialmente competitivo. En la actualidad, centros de desarrollo como el de la Fundación Ascamm están mejorando la técnica y asumiendo nuevos retos. “Hasta ahora la estrategia ha sido escalar las soluciones que se aplicaban en piezas normales e ir disminuyendo de tamaño”, describe Encarna Escudero.

Pero estamos viendo –continúa- que tenemos que llevar a cabo otros cambios y aplicar otras técnicas, porque lo que funciona en el mundo macro puede no hacerlo en el micro. Por ejemplo, en la fabricación de piezas normales se debe utilizar agua o aceite para enfriar el molde mientras que en el caso de las piezas pequeñas es al revés, se tiene que calentar el molde para que el material fluya por él”.

 

Otras técnicas

Otro ejemplo extraído de la experiencia de esta profesional es el reto que plantea el control de calidad, ya que en las piezas pequeñas, especialmente en las minúsculas, resulta muy difícil ver si está o no fabricada correctamente y con la precisión adecuada. Por ello, los controles resultan complicados y caros.

La microinyección, como se ve, es un proceso que puede revestir una gran complejidad. Por eso, las empresas que quieren lanzarse a la producción de piezas por este sistema cuentan con la ayuda de centros como el de la Fundación Ascamm, en el que han ultimado una máquina nueva, sobre la que no ofrecen información de momento porque está en proceso de patente.

Esta entidad aporta desarrollo integral hasta el producto final, lo que incluye el diseño industrializable de las piezas, asesoramiento sobre los moldes y la fabricación de los mismos, así como ayuda en la puesta en marcha y en el proceso de industrialización dentro de la planta de la empresa.

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CURACIÓN POR MICROONDAS

Curado de resinas de poliéster bajo demanda-CODE. Este es el intrincado nombre que se ha escogido para uno de los proyectos punteros financiados por la Unión Europea en los que colabora Aimplas (Instituto Tecnológico del Plástico). Consiste en un procedimiento de curado de resinas de poliéster utilizando microondas.

Hasta ahora no ha habido un método viable y respetuoso con el medio ambiente para curar con temperatura ese material en la fabricación de grandes piezas, tales como aspas de molino, barcos o tuberías.

Tanto es así que esa fase se tenía que efectuar a temperatura ambiente y las desventajas de ello eran múltiples: necesidad de ajustar la formulación de la resina para conseguir una buena relación entre sus prestaciones y el tiempo de curación (unas 12 horas) y tener que mantener una temperatura constante de 15 ºC en los hangares.

Pero además hay otros problemas más técnicos, como los que surgen en el rellenado del molde por la polimerización de la resina y el trabajo manual necesario para impregnar de ésta toda la pieza y evitar discontinuidades.

 

Calentamiento homogéneo

El sistema por microondas con frecuencias de 2.45 GHz proporciona un calentamiento volumétrico de la resina homogéneo en toda la pieza y evita la mala conductividad termal del polímero. Las microondas son absorbidas por la resina, ésta se calienta y se produce el entrecruzamiento.

Las ventajas de este método radican en que se puede controlar y reproducir exactamente el proceso de curado de piezas delgadas sin tener que depender de elementos externos como la temperatura o el grado de humedad. Además, se acelera el curado y se reduce el tiempo de esa fase, se minimizan los residuos y gracias a que la resina experimenta una menor viscosidad es posible aumentar el contenido de fibras.

 

INNOVACIÓN EN LA FERIA K2007

En la última edición de la feria más importante de Europa en el sector del plástico, la K de Düsseldorf (Alemania), celebrada en octubre de 2007, se habló de algunas de las tecnologías que más atención están acaparando en estos momentos por su impacto en el sector.

De entre las cuestiones que más destacó la organización de la feria, desde el punto de vista de nuevas técnicas y máquinas, se pueden citar las dedicadas a los sistemas multicapa, la mini y microinyección y el uso del lá- ser en la soldadura, corte y marcado del plástico.

 

NOVEDADES EN FABRICACIÓN

En la pasada feria K2007, en Düsseldorf (Alemania), se pudieron ver de cerca algunas de las novedades más importantes presentadas por los fabricantes. Así, por ejemplo, el público se sorprendió por una máquina construida por una de las principales firmas del sector, KraussMaffei. Nada menos que 21 m de largo y 300 t de peso son las dimensiones de este gigante que estuvo efectuando demostraciones de un procedimiento de fabricación novedoso.

El SkinForm consiste en la realización completa de piezas combinando un recubrimiento de poliuretano con un sustrato moldeado con inyección, todo de una vez en una sola máquina. El resultado tiene un tacto a cuero que consigue engañar incluso a los expertos. De momento se está aplicando, fundamentalmente, en la industria del automóvil.

 

Extrusión/inyección

Otra técnica, la denominada Exjection, fue objeto del interés de los asistentes. Desarrollada por la firma Engel, aúna dos procesos, el de extrusión y el de inyección, de tal manera que se pueden generar secciones de perfiles largos en una pequeña máquina de inyección. El procedimiento se basa en mover el molde que crea el perfil sincronizadamente con el movimiento de inyección, y la cavidad del molde se rellena con un preciso control del material que se va a inyectar.