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Suiza

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Marta Masqué Barri

Desafíos y oportunidades del diseño de automóviles ligeros para los sistemas de pintura

Mayor rendimiento a través de pinturas mejoradas


BASILEA (SUIZA) – 26 de agosto, 2021 – La industria automovilística está viviendo cambios de gran magnitud. Una de las principales megatendencias que está teniendo más repercusión en esta industria es la sostenibilidad, junto con el impulso hacia una economía circular.

Uno de los aspectos fundamentales de la sostenibilidad son las normativas de diferentes regiones del mundo sobre eficiencia del combustible y emisiones del tubo de escape. Algunos fabricantes de equipos originales (OEM) y gobiernos han empezado a prohibir la venta de vehículos diesel o a gas. Esto está dando lugar a una mayor innovación tecnológica en vehículos eléctricos (VE) con el fin de conseguir la paridad de costes con los vehículos que poseen motor de combustión interna (ICE, por sus siglas en inglés) y para incrementar la confianza de los consumidores en más kilómetros por carga.

Los fabricantes de automóviles están haciendo cambios para consolidar la economía circular. Para ello, están produciendo vehículos más ligeros con el fin de reducir las emisiones del tubo de escape, en el caso de los vehículos motor de combustión interna, y conseguir más kilómetros por carga en los coches eléctricos. Además, toda la industria automovilística tiene como misión reducir las emisiones de gases invernadero (GEI) de alcance 1, alcance 2 y alcance 3, lo que influye en la elección de materiales y procesos.

“Para proteger el planeta del cambio climático y a la población de los efectos nocivos de los compuestos orgánicos volátiles (COV), los requisitos normativos y las iniciativas de los fabricantes están obligando a la industria automovilística a reducir emisiones y residuos con vistas a mejorar el consumo energético y apoyar normas más estrictas para una mayor eficiencia en el consumo de combustible. Como respuesta, la industria automovilística está desarrollando materiales más ligeros para las carrocerías y estructuras de los vehículos, y utilizando materias primas más sostenibles en las fábricas”, comenta el Dr. Sanghamitra Sircar, gerente global de productos en el negocio Mobility Coatings de Axalta.

La industria de pinturas y recubrimientos está cumpliendo su labor al apoyar estos cambios. La industria ha progresado muchísimo desde la aplicación manual de esmaltes a principios del siglo XX, cuando las paletas de colores eran limitadas y los tiempos de secado más largos. Actualmente, la industria ofrece varias aplicaciones sin imprimación, pinturas base agua, pinturas de altos sólidos (tanto base agua como base disolvente) y la gama de Tecnologías de Recubrimientos ArmonizadasTM, junto con campanas robotizadas o aplicaciones mediante una campana, y una amplia gama de colores metalizados y perlados. Esto ya ha tenido como consecuencia la reducción significativa de las emisiones de disolventes orgánicos y del consumo energético en el taller de pintura. Así, por ejemplo, basándonos en informes de responsabilidad social de las empresas - disponibles públicamente-, hemos visto que el consumo energético ha descendido de los aproximadamente 2.500 KWh/vehículo en 2010 a menos de 700 Kwh/vehículo en la actualidad. Igualmente, en diferentes partes del mundo, las emisiones de COV están disminuyendo de >600g/l hace sólo unos años a 420g/l en las pinturas base agua.

Y en la actualidad, los diseños de automóviles ligeros realizados por los fabricantes con múltiples sustratos tienen como objetivo reducir el peso global de la carrocería. Axalta, uno de los principales proveedores mundiales de pinturas y recubrimientos líquidos y en polvo, está dando respuesta a los desafíos que presentan estos nuevos materiales ligeros.

¿Qué implicaciones tiene el diseño de una carrocería ligera?

Los materiales ligeros, como el acero de alta resistencia, el aluminio, el magnesio, los plásticos reforzados con fibra de carbono, los compuestos de moldeo de hoja (SMC) y la poliolefina termoplástica (TPO) ayudan a incrementar el kilometraje en los vehículos eléctricos y reducen las emisiones del tubo de escape. Sin embargo, estos sustratos crean desafíos para las tecnologías de pinturas y recubrimientos en términos de:

- uniformidad de la pintura y armonía de los colores en múltiples sustratos;

- deformación de los sustratos plásticos por el calor; y

- procesos de adherencia y sellado que pueden influir en el secado de adhesivos y pinturas.

Sircar explica que “a lo largo de los últimos ochenta años se han incrementado los avances tecnológicos debidos a la normativa y a las demandas de los clientes. Por eso, en Axalta hemos seguido aprovechando nuestra dilatada experiencia en los segmentos de automoción, repintado e industria para desarrollar e implementar sistemas de pintado adecuados para los nuevos sustratos de los fabricantes de automóviles”.

Diseño de carrocerías ligeras y sistemas de secado a baja temperatura

Los sistemas de secado a baja temperatura se han diseñado para diferentes sustratos, que normalmente están formados por plásticos y materiales mixtos que no son resistentes a las altas temperaturas. Actualmente, ya se están utilizando algunas soluciones para el secado de pinturas a baja temperatura. Entre ellas se incluyen procesos consolidados para numerosas tecnologías de piezas plásticas de automoción y camiones de carga que requieren una apariencia y unos niveles de calidad cada vez más exigentes de las imprimaciones y acabados de secado a baja temperatura – y también fabricantes de automóviles especializados, donde los sistemas de mezcla con secado a baja temperatura proporcionan pequeños lotes de colores específicos de cada cliente, de edición especial.

Sin embargo, todavía se necesitan más soluciones y procesos para dar respuesta a los desafíos que presentan las diferentes mezclas de sustratos. Las fórmulas de pintura más nuevas tienen que adherirse a las superficies de alto rendimiento y mantener un aspecto y durabilidad superiores.

“La construcción de vehículos ligeros está claramente impulsando la innovación de las pinturas de secado a baja temperatura”, explica Sircar. “A lo largo de la próxima década, los fabricantes de automóviles acelerarán la sustitución del acero de alta resistencia, el aluminio, los plásticos y los materiales compuestos. También reducirán el peso de los componentes eléctricos, de comunicación y de seguridad, en un esfuerzo por hacer que los vehículos sean más ligeros y puedan recorrer más kilómetros por carga en el caso de los vehículos eléctricos, o reduzcan las emisiones y el consumo de combustible en el caso de los vehículos con motor de combustión interna (ICE)”.

Axalta ya posee sistemas de pintado con un secado a temperatura más baja que en el caso de los sistemas tradicionales. Nuestro objetivo es ayudar a los fabricantes de automóviles a reducir los costes energéticos de toda la cadena, ya que pueden pintar las piezas metálicas y no metálicas al mismo tiempo y en la misma línea. Axalta continúa desarrollando sistemas de acabado con secado a baja temperatura y sigue contando con la colaboración de sus clientes para conseguir que estas pinturas sean un éxito.

La compañía también posee un recubrimiento electrolítico con un amplio rango de temperaturas de secado para temperaturas de cataforesis que van desde los 140oC a los 200oC, con el fin de permitir un pintado homogéneo de los vehículos eléctricos sin reducir la velocidad de la línea.

“En muchos de los nuevos sistemas de Axalta, la sostenibilidad y la productividad son esenciales. Todos estos sistemas comparten la capacidad de reducir el número de pasos en el horneado, al mismo tiempo que tienen como objetivo ofrecer el mismo rendimiento del acabado de pintura que los procesos de pintado tradicionales”, afirma Sircar.

Posibles tecnologías de pintura para sistemas de secado a baja temperatura

Actualmente, la tecnología punta para las pinturas de secado a baja temperatura son los poliuretanos 2K. Varias tecnologías que no contienen isocianatos, como la melamina acrílica 2K con catalizador desbloqueado, o la melamina acrílica 1K con catalizador bloqueado, tienen el potencial de reducir las temperaturas de secado hasta la temperatura deseada. Otras estrategias de reacción de secado que se han utilizado tradicionalmente en las aplicaciones industriales han demostrado resultados interesantes en las condiciones de secado de automóviles a baja temperatura. En todos los casos, el desafío consiste en combinar la reactividad de la tecnología de secado con la estabilidad del sistema y las propiedades de la película en estas condiciones de secado restrictivas.

Una opción prometedora es la química del (poli) aspartato, que es accesible a través de un sencillo procedimiento sintético. Muestra resultados alentadores cuando se trata de conseguir unas muy buenas propiedades tecnológicas como la durabilidad y la resistencia química, incluso con el secado a temperatura ambiente a través de una reacción de secado muy rápida.

Sircar explica que “esto también ofrece la posibilidad de formular pinturas con mayor contenido de altos sólidos para combinar los beneficios del secado a baja temperatura con la reducción de las emisiones de disolventes”.

El futuro

El diseño de carrocerías ligeras inevitablemente impulsará una mayor innovación en el área de las pinturas, los materiales y los procesos de secado a baja temperatura. Algunas de estas tecnologías ya están disponibles, pero todavía se siguen desarrollando con el fin de dar respuesta a los desafíos que presentan los nuevos materiales.

El siguiente paso decisivo que permitirá reducir al máximo las emisiones de CO2 de las pinturas es que todas las piezas se puedan pintar juntas en la misma línea. Esto implicará reducir la temperatura de horneado del barniz. En el caso de los vehículos eléctricos que tienen el pesado carro de la batería debajo de la carrocería, esto también requerirá un amplio rango de temperaturas de secado para que el sistema de batería con un mayor contenido de masa térmica se pueda pintar de manera uniforme, al mismo tiempo que otras partes de la carrocería del vehículo.

“En Axalta, nos tomamos muy en serio nuestro rol de socio con experiencia y de muchos años con nuestros clientes y con el ecosistema de la movilidad. Nuestro objetivo es apoyarles para que puedan conseguir una mayor productividad, disminuir las emisiones de COV, reducir el consumo energético, disminuir su huella medioambiental y recortar los costes operativos. Y nuestro trabajo continuado de I+D permite seguir produciendo tecnologías que estén a la altura de las necesidades actuales y futuras”, concluye Sircar.

Para más información sobre Axalta, puede visitar la página web www.axalta.es.

Sobre Axalta

Axalta es una compañía líder a nivel mundial en la industria de pinturas y recubrimientos, proporcionando a los clientes soluciones innovadoras, coloridas, atractivas y sostenibles. Nuestros recubrimientos están diseñados para evitar la corrosión, aumentar la productividad y mejorar la durabilidad de todo lo que pintamos, desde automóviles y vehículos comerciales pasando por motores eléctricos, edificios y tuberías. Con más de 150 años de experiencia en la industria de las pinturas, el equipo global de Axalta sigue encontrando maneras de atender cada día mejor a los más de 100.000 clientes en 130 países con los mejores productos, sistemas de aplicación y tecnología. Para obtener más información, visite axalta.es y siga @Axalta en Twitter.