La década por delante: Navegando la incertidumbre con visión clara

Al entrar en la década de 2020, vale la pena reflexionar qué trajeron los 2010 a la comunidad de compuestos y cómo estas innovaciones pueden o no moldear el futuro. En el mercado tradicional de compuestos aeroespacial, el Boeing 787 entró en servicio en 2011, seguido en 2015 por el similarmente intensivo en compuestos Airbus A350 XWB. El CSeries de Bombardier, avión de pasillo único con alas infundidas con resina, entró en servicio en 2016. Airbus luego adquirió la línea de producto CSeries en 2018, rebautizándola como A220. Finalmente, y tristemente, 2019 marcó la cancelación del Airbus A380, un avión mayor que la vida que pionero muchas innovaciones en compuestos.

En el frente automotriz, BMW sacudió la industria en 2013 introduciendo el i8 y i3, estableciendo una cadena de suministro vertical global y causando que muchos especularan que la era de vehículos intensivos en fibra de carbono llegaría pronto en masse. Dos años después, BMW presentó el rediseñado Serie 7, un vehículo multi-material con aproximadamente 15 piezas estructurales en fibra de carbono, sugiriendo quizás un camino alternativo hacia la adopción masiva. A finales de la década, General Motors presentó la camioneta Sierra Denali con una caja de fibra de carbono reforzada con termoplástico moldeada por compresión, y en 2019 una versión de motor trasero del Corvette con una viga trasera trasera curva, pultruida.

En el área de reciclaje de compuestos, especialmente para compuestos de fibra de carbono (más allá de fibra de desecho), la década comenzó con prácticamente ninguna base de suministro y terminó con más de una docena de proveedores, muchos proporcionando cantidades comerciales en aplicaciones posteriores. La industria de energía eólica tuvo una década destacada, más que triplicando su capacidad mundial y demostrando ser un mercado fuerte para compuestos. Cubriré la eólica con más detalle el próximo mes, así que me centraré aquí en aeroespacial y automotriz.

Aunque estoy basado en EE. UU., tuve la oportunidad a principios de 2019 de visitar varios institutos de investigación en el Reino Unido que se centran en compuestos, y en diciembre visité múltiples Institutos Fraunhofer y instalaciones DLR en el norte y sur de Alemania, así como varias instalaciones de producción que sirven a mercados aeroespaciales y automotrices. Estas visitas y discusiones aumentan mis observaciones en EE. UU. sobre hacia dónde se dirigen los desarrollos de materiales y procesos al comenzar 2020. Aunque existen diferencias a algún nivel entre países, los principales impulsos son verdaderamente globales —aumentar la velocidad de producción y reducir costes dominan, con reciclaje y sostenibilidad integrales a estos esfuerzos de I+D. Todo reconfirma que la colaboración internacional para abordar estos problemas no solo es beneficiosa, sino imperativa si los compuestos han de desplazar verdaderamente a los materiales tradicionales.

Mientras quedan preguntas, el futuro de los compuestos en aeroespacial se está volviendo algo más claro. A pesar de no haber anuncios formales sobre reemplazos para los aviones de pasillo único de Boeing y Airbus, es obvio que mucha investigación aeroespacial se centra en ofrecer tecnologías para fabricar, mecanizar, inspeccionar y ensamblar grandes estructuras compuestas avanzadas a mayores tasas. Una cosa es entregar 100 a 140 jets de fuselaje ancho al año, pero otra muy distinta es construir 700 a 900 aviones de pasillo único anualmente con estructuras primarias compuestas. Cuando se consideran mercados adyacentes en vehículos aéreos no tripulados (UAV) y movilidad aérea urbana (UAM) como taxis aéreos, los volúmenes probablemente serán de miles anualmente. Aunque hay considerable interés en termoplásticos, las grandes estructuras para aviones de pasajeros probablemente permanecerán en termoestables (preimpregnados curados por infusión al vacío o fuera de autoclave), con termoplásticos en clips, soportes, nervios y otros componentes más pequeños. Para los mercados UAV y UAM, se espera que la industria considere termoplásticos e incorpore tecnologías desarrolladas para automoción, como moldeo por transferencia de resina de alta presión (HP-RTM), pultrusión y moldeo por compresión.

El mundo automotriz, por otro lado, muestra una incertidumbre considerable. Todavía hay fuerte interés en la fibra de carbono, pero su valor ahora debe considerarse a la luz de otras fuerzas impulsoras —electrificación, movilidad y autonomía— no solo aligeramiento por el aligeramiento. En los últimos 10 años, los tiempos de ciclo y el coste de los compuestos de fibra de carbono se han reducido en un 50% o más, pero aún tienen camino por recorrer. La fibra de carbono discontinua, ya sea reciclada o de precursores/procesos de menor coste, encontrará un hogar como refuerzo para compuestos de moldeo por compresión o inyección, donde la automatización es alta y las tasas de desecho son bajas. Aunque BMW ha anunciado recientemente que continuará fabricando el i3 hasta 2024, la industria automotriz alemana en su conjunto está dando un paso atrás en nuevas aplicaciones para fibra de carbono continua. El futuro de la fibra de carbono en estructuras primarias de alto volumen dependerá de bajar el coste de la pieza terminada a menos de 18 € por kilogramo (aproximadamente 10 $ por libra). Posibles soluciones a medio plazo incluyen estructuras de fibra de vidrio continua o híbridas vidrio/carbono, así como mayor desarrollo de componentes sobremoldeados híbridos.

¿Qué depararán los próximos 10 años para los compuestos? Para cosas que vuelan, el futuro parece brillante. Pero para vehículos terrestres, aún necesitamos algunos avances.