Pilar A híbrido metal-compuesto con inserto de acero: Nuevo estándar en refuerzo estructural

El pilar A híbrido 3D se extiende hacia arriba desde el panel de balancín del vehículo, acomoda las bisagras de la puerta y sostiene el parabrisas en el lateral. Fuente | LANXESS AG

El Porsche 911 Cabriolet que salió este año es el primer vehículo fabricado con un pilar A ligero híbrido metal-compuesto diseñado para uso en descapotables y roadsters.

El pilar híbrido metal-compuesto contiene un inserto hecho de acero de alta resistencia, soportado en el interior por una preforma conformada de compuestos termoplásticos de fibra continua LANXESS (Pittsburgh, Pensilvania, EE. UU.) Tepex dynalite 102-RG600(6)/47% basado en poliamida 6, y por una estructura acanalada hecha de Durethan AKV30H2.0 basado en poliamida 66 reforzada con fibra de vidrio corta. Esta estructura se une por fricción con espuma estructural L-5235 desarrollada por L&L Products (Romeo, Míchigan, EE. UU.). LANXESS dice que su línea Tepex de materiales compuestos termoplásticos es particularmente adecuada para componentes estructurales en coches de pasajeros, con sus estrictos requisitos de seguridad.

La resistencia y rigidez del inserto híbrido aseguran que el pilar A es igual de bueno para resistir vuelcos que diseños anteriores con tubos de acero de alta resistencia. Sin embargo, es 5 kilogramos más ligero. La reducción de peso se logra en el área del "invernadero" del vehículo, bajando el centro de gravedad del coche y mejorando así la dinámica del vehículo.

"El excelente rendimiento mecánico del pilar A híbrido demuestra que los insertos híbridos basados en chapa de acero, preformas Tepex, variaciones de poliamida 6 o poliamida 66 de Durethan como material de sobremoldeo trasero y sobre una espuma estructural como L-5235 también ofrecen un potencial considerable para su uso en diseño ligero de carrocería de vehículos. Eso se aplica a vehículos eléctricos en particular, ya que sus pesadas baterías les dan una masa de impacto alta", explica Henrik Plaggenborg, jefe de Tepex Automotive en la unidad de negocio Materiales de Alto Rendimiento (HPM) de LANXESS. "La reducción de peso también extiende la autonomía de los vehículos eléctricos que usan esta tecnología".

Otras aplicaciones potenciales para los elementos compuestos híbridos incluyen reforzar travesaños y largueros, pilares B y C, partes de batería soportantes o componentes de puertas críticos para la seguridad.

Los elementos compuestos híbridos fueron desarrollados y son fabricados por L&L Products en su sitio en Estrasburgo, Francia. El primer paso en la fabricación de los elementos de refuerzo involucra conformado y sobremoldeo de las preformas Tepex en una sola operación usando tecnología de moldeo híbrido. El componente compuesto resultante se recubre luego con un sistema de espuma adhesiva basado en epoxi que se expande en respuesta al calor. La pieza recubierta se monta en la carrocería y pasa por el proceso de catoforesis (KTL) con ella. Las altas temperaturas del proceso KTL causan que la espuma estructural se expanda y una con la chapa de acero de alta resistencia, que también está fijada a la carcasa del pilar A, para producir el inserto híbrido de refuerzo. Este último paso tiene lugar en un proceso de fabricación totalmente automatizado que fue desarrollado por Porsche y está sujeto a control de calidad continuo.

El proceso de desarrollo del inserto y pilar A fue apoyado por la operación de servicio al cliente HiAnt de LANXESS. "Los servicios incluyeron simular el conformado (drapeado) de las preformas Tepex, simular el llenado para sobremoldeo trasero y calcular el alabeo. También determinamos características de material para simular el comportamiento mecánico del pilar A y pusimos estas cifras a disposición de Porsche", dice Jean-Marie Olivé, experto en desarrollo de aplicaciones en HPM.