Propuesta de estructura multimaterial que combina resina de poliamida LEONA™ y cinta UD para la sustitución del metal en piezas de conexión de automoción

Propuesta de estructura multimaterial que combina resina de poliamida LEONA™ y cinta UD para la sustitución del metal en piezas de conexión de automoción

Asahi Kasei propone una estructura multimaterial que integra resina de poliamida LEONA™ (PA-GF) y cinta unidireccional (cinta UD) impregnada con resina de poliamida para lograr una reducción de peso significativa en piezas de conexión automotrices (brazos de suspensión) donde se requiere alta resistencia y durabilidad.

La combinación de resina de poliamida LEONA™ con cinta UD ofrece varias ventajas clave para conectar piezas:

Para predecir la resistencia a la rotura de los brazos de suspensión fabricados con resina, realizamos simulaciones de resistencia, teniendo en cuenta la anisotropía del material, a 80 °C y una humedad relativa del 50 % para reflejar el ambiente cálido y húmedo de los vehículos de gasolina. Los resultados, resumidos en la tabla siguiente, indican que las piezas de resina pueden presentar una menor resistencia a la rotura por compresión, pero una mayor resistencia a la rotura por tracción que las piezas de aluminio. Se espera que los brazos de suspensión fabricados con resina presenten una resistencia a la rotura aún mayor en los vehículos eléctricos, donde no hay efectos de calentamiento de las emisiones de escape.

【Resultados de simulaciones de resistencia a 80°C y 50% de humedad relativa】
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Modelo	Carga de rotura por tracción (kN)	Carga de falla por compresión (kN)
Aluminio forjado	44.6	58.4
Cinta PA-GF+UD	73.4	39.0

Asahi Kasei espera que este componente híbrido de múltiples materiales encuentre aplicaciones no solo en varios tipos de piezas de conexión automotrices fabricadas convencionalmente de aluminio u otros metales (incluidos brazos de suspensión, soportes de motor, barras de torsión y enlaces estabilizadores), sino también en estructuras principales para productos como drones, brazos robóticos y dispositivos de movilidad personal como motocicletas eléctricas.

Ventaja 1: Prevención de fallos de componentes debido a líneas de soldadura

Los efectos de refuerzo de la resistencia de la cinta UD evitan fallas en los componentes causadas por líneas de soldadura, que son defectos resultantes de la confluencia de corrientes de resina fundida durante el proceso de moldeo por inyección. Esto ayuda a aumentar la resistencia y la rigidez y a dispersar la tensión.

Ventaja 2: Mayor resistencia y durabilidad

Como se muestra en el gráfico a continuación, un modelo simple indica que las piezas de conexión automotrices hechas de una combinación de resina de poliamida LEONA™ y cinta UD ofrecen significativamente mayor resistencia y durabilidad que las piezas hechas solo de resina PA reforzada con GF.

Además, las pruebas de ciclo térmico (500 ciclos, rango de temperatura -40 °C a +90 °C, 50 % de humedad relativa) revelaron casi ninguna degradación en la resistencia de las piezas y casi ninguna tendencia de la cinta UD a desprenderse de los materiales originales debido a diferencias en las tasas de expansión térmica.

Ventaja 3: Menores costes de control de procesos y menores emisiones de CO₂ de los procesos de producción

Como se ilustra a continuación, la cinta UD se preforma en un anillo y se instala dentro del molde antes del moldeado; durante el proceso de moldeado, la cinta UD se fusiona instantáneamente con la resina de poliamida LEONA™ reforzada con GF para producir una estructura de material monolítico. Esta técnica de fabricación garantiza una producción altamente eficiente.

La fabricación de brazos de suspensión de esta manera simplifica los procesos de producción y reduce los costes de control de proceso en comparación con la forja de piezas de aluminio (piezas vírgenes). Este enfoque también puede reducir las emisiones de CO₂ de los procesos de producción entre un 50 y un 70 %.

Si está interesado en nuestra estructura multimaterial de resina de poliamida LEONA™ + cinta UD como alternativa a los metales para conectar piezas que requieren alta resistencia y durabilidad, no dude en contactarnos.