SABIC y Airborne lanzan línea de compuestos digital para laminados termoplásticos reforzados con fibra

SABIC se ha asociado con Airborne para desarrollar la Línea de Fabricación de Compuestos Digital, que coloca rápidamente cintas termoplásticas UD en laminados planos cerca de la forma neta (izquierda), luego los consolida en un proceso de calentamiento por contacto (centro), y finalmente los recorta e inspecciona (derecha). Se espera que Airborne comience a enviar laminados personalizados a clientes de electrónica de consumo el próximo año. Fuente | SABIC.

SABIC (Bergen op Zoom, Países Bajos) decidió, en 2012, entrar en cintas compuestas termoplásticas. La empresa ya tenía una amplia oferta de polímeros en materiales de inyección de fibra corta y termoplásticos de fibra larga (LFT) (ambos con refuerzo de fibra de vidrio y carbono), así que las cintas de fibra continua eran una extensión lógica de su tecnología central. Además, la gravitación hacia cintas termoplásticas se alineaba con tendencias de la industria que favorecen materiales y tecnologías de proceso con menor consumo de energía y que son más sostenibles y permiten un entorno más saludable para los trabajadores. SABIC se convenció de que había mucha oportunidad sin explotar para cintas termoplásticas en múltiples mercados (véase «Electrónica de consumo: cubiertas compuestas híbridas»).

Inicialmente, el equipo involucrado con cintas termoplásticas decidió enfocarse en tres tecnologías interrelacionadas: materiales, diseño y procesamiento.

«Nuestro objetivo era desarrollar una tecnología de cinta capaz de producción en masa, eficiencia de coste y reproducibilidad para que cada pieza tuviera la misma alta calidad», explica Gino Francato, líder global de compuestos de SABIC. «Queríamos que el material que produjéramos procesara bien, fuera muy eficiente y moldeara en un tiempo de ciclo muy corto. Y como muchos de nuestros clientes estaban más familiarizados con diseño en metal, sabíamos que necesitábamos traer nuevos conceptos y herramientas de diseño».

Un benchmarking extensivo clarificó que los parámetros clave para hacer consistentemente cintas finas de alta calidad con la estabilidad dimensional deseada eran tecnologías de apertura de fibra e impregnación. Eventualmente, SABIC conectó con Fiber Reinforced Thermoplastics B.V. (Lelystad, Países Bajos), que ofrecía experiencia muy necesaria, y SABIC compró una participación mayoritaria en la empresa en 2015.

No sorprendentemente, el modelado de diseño y proceso representaba otra área de deficiencia. Aunque muchos clientes de SABIC estaban cómodos diseñando con grados de inyección de fibra de vidrio corta y larga, los productos de fibra continua eran otra historia, particularmente en combinación con sobremoldeo por inyección.

«Industrias como automoción y electrónica de consumo no pueden hacer negocios con enfoques de prueba y error [hacer y romper] más, así que necesitan saber exactamente cómo predecir el comportamiento de cada uno de estos materiales y la interacción entre ellos», explica Scott Davis, científico de personal de tecnología de aplicación global de SABIC. Eso llevó a un programa ambicioso dentro de SABIC para desarrollar herramientas predictivas que funcionarían en concierto con populares herramientas de ingeniería asistida por ordenador (CAE) estructurales y de proceso. Las fichas de material están actualmente disponibles para paquetes basados en análisis de elementos finitos (FEA) como LS-DYNA (de Livermore Software Development Corp., Livermore, Calif.) y ABAQUS (de Dassault Systèmes, Vélizy-Villacoublay, Francia).

Otra realización que siguió rápidamente fue que ser capaz de producir consistentemente buenas cintas no sería suficiente para una tecnología tan «poco desarrollada», porque el conocimiento de ingeniería de proceso y equipamiento automatizado para manejar cintas a altas velocidades de producción no estaban aún al nivel que el equipo sentía que necesitaban.

«Esperábamos que muchas empresas pudieran producir este tipo de producto de alta calidad, pero no fue el caso», añade Francato. «Revisamos la industria y miramos muchas empresas, pero la mayoría estaban enfocadas en las necesidades de automoción, y no encontramos ninguna que sintiéramos que estaba al nivel correcto —especialmente para servir al mercado de electrónica de consumo». Fue entonces cuando el equipo de cintas compuestas de SABIC fue presentado a Airborne (La Haya, Países Bajos), un fabricante de máquinas y desarrollador de líneas de procesamiento de compuestos. Airborne ya había tenido éxito desarrollando equipamiento para hacer tubería de cintas termoplásticas para la industria de petróleo y gas. La empresa también tenía experiencia con cintas termofijas en la industria aeroespacial.

«Sentimos que Airborne tenía los mismos objetivos que nosotros», continúa Francato. «No eran solo fabricantes de máquinas, también sabían de compuestos y conocían los desafíos con compuestos», explica. «Tenían toda esta experiencia en automatizar líneas de cinta pero no querían meterse en materiales, y nosotros teníamos la experiencia en materiales pero automatización no era nuestra área de competencia».

En 2017, SABIC compró una participación minoritaria en Airborne; las dos empresas trabajaron juntas para desarrollar el proceso y equipamiento necesario para producir laminados basados en cinta termoplástica en alto volumen —millones al año— en un entorno totalmente automatizado. Este sistema eventualmente llegó a llamarse Línea de Fabricación de Compuestos Digital (véase «Fabricación de compuestos termoplásticos de alta velocidad, alta tasa»).