Haciendo materiales compuestos accesibles: La innovación Maezio de Covestro

He blogueado sobre los materiales de termoplástico reforzado con fibra continua (CFRTP) Maezio de Covestro y su aplicación en aires acondicionados Casarte de alta gama de Haier. Maezio ahora se está usando en la caña de zapatillas de running de edición limitada para la marca deportiva china Bmai.

"Covestro ha tenido una sede global en Shanghai desde 2011", dice David Hartmann, VP senior de ventures de crecimiento de Covestro quien reside en Shanghai. "Después de la recesión global, nos dimos cuenta de que China era el mercado individual más grande para nuestros productos, y como tal, no sería posible desarrollar nuestro negocio aquí manteniendo una sede solo en Europa". Así, explica, Covestro tiene sus bases bien establecidas en Alemania y EE. UU., pero el centro de gravedad para compuestos termoplásticos Maezio está muy fuertemente en Asia.

El diseñador principal de Bmai, Axis Liu, trabaja con miembros del equipo de Covestro en el Centro de Experiencia de Innovación APAC de Covestro en Shanghai. FUENTE | Covestro.

China primero

"Vemos que el desarrollo más vanguardista y emocionante para bienes de consumo está en China", continúa Hartmann. "Una razón para esto es que los consumidores chinos son muy tolerantes. Están dispuestos a probar nueva tecnología y luego pasar a la siguiente iteración. Si puedes mantener el ritmo de la velocidad de iteración, entonces es fácil crear nuevas oportunidades".

Aunque las asociaciones y trabajar a lo largo de toda la cadena de suministro siempre han sido clave para proveedores de materiales —en DuPont, trabajamos con nuestros clientes directos de papel Nomex, fabricantes de núcleos, así como fabricantes de paneles y Boeing/Airbus— el enfoque de Covestro en China es un paso adelante. "En nuestra asociación con Bmai, estábamos discutiendo y enviando información de diseño de ida y vuelta 2-3 veces por día a través de apps de comunicación digital. Y es importante mensajear no solo donde tienes éxito, sino también donde fallas. Esto es muy atípico a lo que es estándar en Europa y EE. UU.".

Otro enfoque atípico es muestrear el mercado chino directamente a través de la plataforma 1688.com de Alibaba, el mayor mercado digital business-to-business en China. "Esto no es solo una salida de ventas", dice Hartmann. "Estamos haciendo nuestros productos más accesibles, lo que hace más fácil para clientes probar el material y ayuda a impulsar la adopción de compuestos termoplásticos". Un carrete de 1-kg/33-m de cinta unidireccional de fibra de carbono/policarbonato de 120-mm de ancho se ofrece por 488 Yuan. Aunque este es el único producto Maezio en 1688.com, Covestro también ha comercializado láminas en tamaños a medida y cintas en anchos de 120-730mm, así como alternativas tejidas 3k.

Rendimiento para todos

Una razón para este nuevo nivel de asociación es que los compuestos son tan adaptables —o, como Covestro prefiere, ajustables. "Cuando hacemos una entresuela, sintonizamos precisamente la rigidez en una dirección y la flexibilidad en otra", dice Hartmann. "Para cada cliente/socio con el que trabajamos en calzado —y hay varios— estamos ingenierando un sobre de rendimiento ligeramente diferente basado en lo que quieren que ese zapato logre. Con compuestos termoplásticos, puedes hacer esto a gran escala".

Él nota que Covestro ha estado en calzado por mucho tiempo con una variedad de materiales, y que los compuestos termoestables se remontan a los años 80. "Nike los usaba en cañas y suelas, pero estaban mayormente allí por apariencia", recuerda Harmann. "Y luego vino el Nike Vaporfly 4%, donde diseñaron un zapato para ayudar a romper la barrera de maratón de 2 horas. En correr, no hay nada entre tú y el camino excepto el zapato. Nike afirmó que su uso de compuestos y otra tecnología en ese zapato devolvía el 4% de la energía del corredor de vuelta a él o ella. Ahora tienen suficientes datos para mostrar que corredores en este zapato están obteniendo hasta una ventaja del 4%".

Pero Bmai y Covestro no quieren ayudar solo a atletas de élite a acceder a este tipo de ventaja de rendimiento. "Aquí es donde Bmai y nuestro grupo en Maezio conectan", dice Hartmann. "Bmai es una empresa inusual", añade la experta global de producto de Covestro, Cholthee Chandrachoti. "Se separaron de la marca atlética top en China pero se configuraron casi como contracultura. (NOTA: Bmai traducido al inglés significa 'sé tú mismo'.) Están ubicados en medio del parque recreativo más grande de Beijing y cada empleado tiene una meta de correr. Están súper comprometidos a hacer el rendimiento atlético abierto a todos, enfatizando que todos tienen derecho a ayudarse a sí mismos a correr más rápido y lograr su mejor marca". Ella añade que en China ahora hay más de 1,000 maratones cada año.

Bocetos del diseñador de zapatos Brett Golliff muestran la funcionalidad compleja buscada en ambos diseños y materiales (ver fibra de carbono en imagen central), así como una visión de cómo diferentes zapatos pueden ser en el futuro, a la derecha.
FUENTE| Coroflot.com (izquierda, centro) y (derecha) originalmente de Complex.com (ya no disponible) pero actualmente publicando en Sohu.com y museafrica.com.

Cambiando aplicaciones de consumo tradicionales

Esta idea de democratizar el rendimiento atlético es intrigante. "Ya hemos recibido solicitudes de clientes sobre soluciones diseñadas para mujeres, como tacones altos de mayor rendimiento", dice Chandrachoti. "Necesitan flexibilidad para el antepié pero más rigidez en el arco y luego aún más soporte a medida que te mueves al talón. Sin embargo, los fabricantes no quieren muchos materiales y piezas diferentes para ensamblar. Quieren una pieza. Podemos habilitar esto con Maezio".

Hartmann lista una variedad de componentes potenciales de zapato incluyendo entresuelas, punteras, empeines y suelas. "La entresuela está entre el acolchado arriba y la suela exterior", explica. "Los diseñadores de zapatos están tratando de encontrar un material muy denso para soportar el zapato pero también contribuir funciones como amortiguación y durabilidad". Chandrachoti añade pronación como otra función clave, que afecta salud ortopédica, estabilidad y control durante el ejercicio. La pronación es el movimiento lateral del pie al caminar o correr. Si sobrepronas —es decir, tu pie rueda hacia adentro más de lo normal— entonces tu zapato debería ayudar a distribuir el impacto uniformemente y añadir estabilidad. Si subpronas —es decir, tu pie rueda hacia adentro menos de lo normal— entonces tu zapato debería proporcionar más amortiguación para absorber la fuerza vertical extra e impacto. "Los fabricantes de zapatos quieren aumentar la rigidez, amortiguación y/o flexibilidad para una acción o perfil de uso específico", explica. "Esta ajustabilidad ha sido limitada por materiales convencionales y el peso de estos materiales también necesita reducirse. Los compuestos termoplásticos ofrecen una solución a ambos temas".

Muestras de material Maezio para puntera, caña y entresuela de zapato. FUENTE | Covestro.

Esta fue la primera incursión de Bmai en materiales compuestos termoplásticos y una especie de caso de prueba. "Su meta es mantener el precio asequible. Bmai no tiene muchas tiendas minoristas —el 70% de sus ventas son online. Las pocas tiendas que tienen se llaman 'centros de experiencia' y ofrecen educación para clientes sobre sus productos". Porque Bmai no gasta mucho en anuncios o marketing de alto presupuesto, el precio promedio para un par de sus zapatos está por debajo de $100.

Opciones de matriz y sostenibilidad

El policarbonato (PC) es el primer material comercializado para productos Maezio porque Covestro tiene amplia experiencia y capacidad aquí. "La solución para Bmai fue PC, pero estamos evaluando una gama de materiales para calzado", dice Chandrachoti. "Tenemos diez materiales diferentes en prueba, incluyendo poliuretano termoplástico (TPU)".

Sobre reciclabilidad, Hartmann dice que para 2024, la UE quiere prohibir plásticos de un solo uso. "Tenemos grados reciclados de PC en el mercado ya, y lo estamos viendo para Maezio, pero necesitamos socios iniciales que quieran desarrollar esto. No podemos hacerlo solos porque involucra toda la cadena de valor". Él afirma que los compuestos termoplásticos tienen el potencial de ser más sostenibles que los termoestables porque el desecho se tritura y remoldea o convierte en compuestos de moldeo por inyección. "El reciclaje de circuito cerrado para Maezio requeriría construir una cadena de valor dedicada", señala Hartmann. "Pero hemos hecho exactamente eso en nuestro trabajo con Haier. Durante ocho meses, nuestro equipo técnico accedió a un gran número de socios en China para hacer que ese programa funcione. Pero ese tipo de asociación y sostenibilidad son el futuro para ambas industrias, químicos y compuestos".

Otras aplicaciones e industrias

Hartmann ve Maezio como proveedor de soluciones ligeras para una amplia gama de aplicaciones. "Tenemos varios programas automotrices comerciales activos en marcha y estamos hablando actualmente con la mayoría de fabricantes de laptops principales". Dice que la industria de laptops quiere "más delgado y ligero", sin embargo, la cubierta exterior debe ser lo suficientemente rígida para proteger la electrónica. Los fabricantes han usado tradicionalmente aleaciones de magnesio para la superficie exterior de laptops comerciales, pero ha habido problemas de cadena de suministro y Maezio ofrece interesante flexibilidad de diseño incluyendo varios acabados superficiales.

Packs de baterías y equipaje son otras aplicaciones en desarrollo. "Para equipaje, nuestro material tiene una estética única así como funcionalidad y ligereza", dice Hartmann. "Y hemos logrado resolver los problemas con formación de estructuras deep-draw. Las esquinas —llamadas esquinas de maleta— son bastante difíciles. Cuando logramos estas, realmente sentimos un sentido de logro y también mostramos nuestra capacidad para satisfacer las necesidades de la industria". Esta formabilidad también está ayudando al desarrollo de Maezio en bicis y otros artículos deportivos.

Alto rendimiento, alto volumen, bajo precio?

Es interesante que todos los programas de desarrollo actuales de Maezio sean para bienes de consumo producidos a volúmenes relativamente altos. "Para piezas pequeñas como una plantilla de zapato o cubierta de laptop, estás viendo volúmenes anuales en los millones", dice Hartmann. "Aquí es donde las ventajas de compuestos termoplásticos entran en juego. Con termoestables, este volumen era muy difícil. Con nuestros materiales, no es un problema". ¿Por qué no? Debido a los ciclos de moldeo rápidos posibles, típicamente medidos en 1-2 minutos, hasta segundos. "Aun así, siendo una nueva startup, sentimos que nuestro trabajo es aprender sobre estas industrias y mercados para entender mejor lo que necesitan, y lo que debemos hacer para cumplir sus requisitos".

Hartmann dice que el significado de "Hecho en China" está cambiando. "Hay un fetiche de diseño aquí que es muy fuerte, pero está acoplado con un deseo de democratización. La meta es que todos deberían tener acceso a estilo y rendimiento". Cita al fabricante chino de electrónicos Xiaomi como buen ejemplo. "Son conocidos por producir electrónicos de alta calidad, pero a menor precio", explica. "Se han comprometido a tomar solo un 5% de margen de ganancia y apuntan a una gran población de clientes. Con Maezio, Covestro CFRTP está en paso con esta evolución de mercado y producto. Estamos permitiendo a la gente experimentar las ventajas de diseño, rendimiento y estilo de vida que los compuestos tienen para ofrecer —pero sin etiqueta de precio Lamborghini".