Aletas de rueda termoplásticas reforzadas con fibra revolucionarias impulsan SUVs totalmente eléctricos

Acabado liso. NIO seleccionó Maezio de Covestro para su aleta de rueda basado en la estética y aerodinámica de la fibra de carbono unidireccional. Fuente | Covestro

Las inserciones de palas tipo radio para ruedas de automóvil, también conocidas como aletas de rueda, se han convertido en una herramienta popular para ingenieros de diseño que buscan mejorar la estética y la aerodinámica de la rueda. Si bien la fibra de carbono es una opción de material popular para estas piezas no estructurales, muchos diseñadores buscan mostrar el material de formas diferentes al aspecto tejido tradicional que se usa típicamente para componentes exteriores y áreas de acento. Covestro (Leverkusen, Alemania; Shanghai, China) anunció recientemente que sus compuestos termoplásticos reforzados con fibra continua (CFRTP) Maezio se están utilizando en la producción de una aleta de rueda compuesta utilizada en las ruedas de aluminio para los SUVs totalmente eléctricos ES6 y ES8 fabricados por NIO (Shanghai, China). El material da a los OEMs y diseñadores una nueva alternativa al aspecto tejido tradicional de la fibra de carbono, ofreciendo una apariencia única con óptica de fibra de carbono unidireccional y una variedad de opciones de acabado.

«Los diseñadores buscan nuevos estilos para diferenciar sus aplicaciones», dice el especialista en compuestos para automoción de Covestro, Florian Dorin.

«Los compuestos Maezio son un material muy único porque redefinen cómo se asocia la belleza con la fibra de carbono», añade Yanbing Wang, diseñador senior CMF de NIO. «Han establecido una nueva dirección estética con los hilos unidireccionales de fibras que se sienten dinámicos y llenos de energía».

Presentado en octubre de 2018, Maezio incluye cintas y láminas reforzadas unidireccionales (UD) hechas de fibras de carbono impregnadas dentro de una matriz de policarbonato (PC). Las cintas UD Maezio pueden laminarse en diferentes ángulos para formar láminas ajustadas para cumplir una variedad de criterios de rendimiento y mecánicos. Las láminas resultantes son fuertes, rígidas, ligeras y tienen un acabado superficial natural unidireccional.

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Para la aleta de rueda de NIO, las láminas Maezio se colocan a partir de capas de cinta UD al grosor requerido. Los casquillos de tornillo se sobremoldean y luego se sueldan a la pieza. El sistema de matriz termoplástica de Maezio permite que se una fácilmente a otros componentes funcionales durante el procesamiento. En este caso particular, las inserciones de aleta de rueda se unen a los radios a través de casquillos de tornillo de policarbonato sobremoldeados. El uso de la misma resina asegura la adhesión entre el casquillo de tornillo y la aleta de rueda.

NIO seleccionó Maezio para su aleta de rueda principalmente basado en las propiedades estéticas y aerodinámicas del material —las palas son una pieza no estructural diseñada para reducir la resistencia al viento alrededor de las ruedas para mejorar la eficiencia de combustible. Sin embargo, Dorin también subraya que había varios factores de rendimiento que debían tenerse en cuenta. Las aletas de rueda están sujetas a fuerzas de giro y altas cargas térmicas creadas por el frenado. Según Dorin, el policarbonato Makrolon de Covestro, que proporciona la matriz para Maezio, proporciona buenas propiedades de adhesión directas y es compatible con una amplia gama de recubrimientos y procesos de decoración para diseñar superficies únicas mientras se cumplen los requisitos de rendimiento.

Covestro no pudo nombrar a su proveedor de recubrimiento, pero se desarrolló un sistema de recubrimiento para las aletas de rueda que no solo retiene la belleza de las fibras unidireccionales sino que también proporciona la protección requerida. El sistema de recubrimiento cumple rigurosos requisitos de seguridad y rendimiento incluyendo impacto, resistencia química y a la intemperie. Además, el policarbonato también muestra altas cualidades de estabilidad térmica, por lo que la inserción de aleta de rueda puede sobrevivir a temperaturas inducidas por frenado de hasta 150 °C. La pieza en sí se sometió a pruebas mecánicas y fue sometida a pruebas de rodadura, flexión, durabilidad y frenado. También se sometió a chorro de agua a alta presión, impacto de grava, pruebas de envejecimiento térmico a largo plazo, temperatura y exposición a químicos como gasolina, diésel y líquido de frenos. El material pasó todos los requisitos.

Acabado mate. La matriz de policarbonato de Maezio es compatible con una amplia gama de recubrimientos, permitiendo un sistema de recubrimiento mate para la aleta de rueda de fibra de carbono unidireccional de NIO que muestra las fibras pero cumple requisitos de rendimiento. Fuente | Covestro

Basado en el éxito de la aleta de rueda de NIO, Covestro ve una posible oportunidad de uso en otras ruedas de posventa, y la aplicación dio a la empresa la oportunidad de validar el rendimiento general del material para otras aplicaciones exteriores como alerones. Dorin también señaló el potencial del material para uso en aplicaciones interiores de automoción.

«Particularmente en el interior, todos luchan por cada milímetro de espacio constructivo», dice Dorin. «El uso significativo de compuestos para hacer piezas más delgadas manteniendo la rigidez y propiedades estructurales y permitiendo superficies estéticas es lo que vemos como un gran beneficio de nuestro material».

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Además de su estética y durabilidad, Maezio es un potencial habilitador de materiales para producción de alto volumen. El material puede termoformarse a altas tasas de rendimiento y tiempos de ciclo más cortos para producir millones de piezas al año. Según Dorin, los tiempos de ciclo para el material son quizás ligeramente más largos que los vistos típicamente en moldeo por inyección, pero mucho más rápidos que el procesamiento de materiales basados en epoxi. A pesar de los numerosos desafíos técnicos que Covestro y sus socios tuvieron que superar, la aleta de rueda de NIO se desarrolló desde cero en solo 18 meses, y la producción en masa comenzó en el tercer trimestre de 2019.