Kordsa y Ford Otosan colaboran para desarrollar muelles de ballesta compuestos avanzados para camiones pesados

Kordsa (Estambul, Turquía) es un proveedor global de refuerzos para neumáticos y construcción y tecnología para compuestos que ha expandido recientemente sus capacidades aeroespaciales mediante la adquisición de varias empresas con sede en EE. UU. (véase el blog de Jeff Sloan, "La estrategia de Kordsa"). La empresa también está ampliando sus ofertas en automoción y camiones pesados, evidenciado por su presentación en la Cumbre de Compuestos Turk Kompozit 2019 (10-12 oct., Estambul) titulada "Desarrollo de materiales de Kordsa para producción de muelles de ballesta compuestos para vehículos comerciales pesados". Esta presentación discutió la tecnología desarrollada conjuntamente por Kordsa y Ford Otosan, que aligera los sistemas de chasis de camiones pesados para Ford Trucks e incluye sistemas de monitorización de salud estructural para optimización de procesos, calificación de piezas y monitorización de salud en línea.

Kordsa explica que los componentes del chasis son una oportunidad única para los compuestos porque comprenden el mayor porcentaje individual del peso del vehículo, sin embargo son piezas estructurales bajo cargas dinámicas repetitivas.

El objetivo de Kordsa y Ford Otosan es reducir las emisiones de CO₂ y permitir una mayor eficiencia de combustible y carga útil produciendo un muelle de ballesta compuesto que reduzca el peso un 75% frente al acero. Esto también reduciría la masa no suspendida del vehículo para una reducción de peso posterior en otros sistemas y mayor comodidad mediante la reducción de niveles de ruido, vibración y dureza (NVH).

Los objetivos para este muelle de ballesta compuesto para camiones pesados son desafiantes. Debe soportar una carga de eje de 13,4 toneladas y resistir un entorno de servicio riguroso, proporcionando una vida a fatiga larga de 1 millón de kilómetros mínimo. En consecuencia, esta pieza compuesta gruesa —hasta 110 milímetros— debe tener un contenido de fibra lo suficientemente alto y bajo contenido de vacíos, así como temperatura de transición vítrea (Tg) entre 120-150 °C. La tasa de producción debe alinearse con la de camiones pesados —hasta 10.000 piezas/año— exigiendo un ciclo de curado inferior a 1 hora, mientras que los costes deben ser competitivos.

Kordsa y Ford Otosan eligieron el moldeo por compresión de prepreg por su capacidad para ofrecer distribución homogénea de resina y rigidez optimizada mediante una alineación de fibra mejorada con menos distorsión y variación de espesor reducida, en un proceso que ofrece alta fiabilidad y repetibilidad. Kordsa produjo una variedad de lotes de prepreg de fibra de carbono unidireccional y fibra de vidrio/epoxi y realizó una caracterización completa de materiales en cada uno, desarrollando los datos de materiales necesarios para Ford Otosan como entrada para herramientas de ingeniería asistida por computadora (CAE). Luego trabajó para detallar completamente el caso de carga para un muelle de ballesta prototipo de camión pesado y usó sensores de rejilla de Bragg en fibra (FBG) para verificar cargas y explorar parámetros de producción así como propiedades de fatiga.

El prototipo final logró un ahorro de peso del 75% frente al acero mientras aumentaba la resistencia a tracción, resistencia a compresión y resistencia a fatiga. Kordsa continuará el desarrollo con Ford Otosan y otros fabricantes de transporte, demostrando ser un valioso aliado en la campaña para reducir las emisiones de CO₂ globalmente aligerando coches, camiones, aviones y barcos mediante estructuras compuestas más ligeras frente a alternativas de acero, aluminio y magnesio más pesadas.

FUENTE: Kordsa y Ford Otosan