Reemplazo de metal

Servicios CAE de plásticos y resinas de ingeniería para reemplazo de metales

¿Qué es el reemplazo de metal?

El reemplazo de metal es simplemente el acto de reemplazar un componente metálico, que puede estar hecho de hierro, aluminio (Al), acero inoxidable (SUS), latón o cualquier otro metal, con un componente similar hecho de plástico.

Los metales han sido tradicionalmente el material de elección para los componentes que requieren una gran durabilidad, una gran resistencia al calor u otras propiedades similares. Sin embargo, el desarrollo de plásticos de ingeniería de alto rendimiento ha hecho posible sustituir algunos componentes metálicos por componentes de plástico sin sacrificar el rendimiento. Esto puede ofrecer numerosas ventajas, como componentes más ligeros, menor cantidad de componentes, eliminación de los procesos de pintura y revestimiento/enchapado debido al atractivo natural de los materiales de resina y menores costes.

Por ejemplo, la sustitución de componentes de hierro por componentes de resina es entre 5 y 6 veces más ligera, como se puede comprobar simplemente comparando los pesos específicos (la gravedad específica de las resinas es de alrededor de 1,3-1,4, en comparación con 7,8 para el hierro). De manera similar, la sustitución de componentes de aluminio por componentes de resina produce una reducción de peso de aproximadamente el doble (peso específico del aluminio = 2,7).

Un punto adicional es que los metales, a pesar de la extraordinaria variedad de productos para los que se utilizan, a menudo resultan problemáticos cuando se utilizan para producir productos con formas complicadas, ya que esto puede requerir secuencias largas y engorrosas de pasos de posprocesamiento en los que se perforan, doblan o tuercen placas de metal y se combinan múltiples componentes. Por el contrario, las resinas se pueden moldear fácilmente en formas altamente flexibles con una complejidad esencialmente arbitraria, limitada solo por las restricciones de los diseños de moldes. En consecuencia, la sustitución del metal puede permitir que un solo componente de resina reemplace a múltiples componentes metálicos, simplificando los pasos de posprocesamiento y reduciendo los costos.

En Asahi Kasei, utilizamos nuestra línea de plásticos de ingeniería de alto rendimiento para explorar el reemplazo de componentes metálicos en una amplia gama de campos.

Estudio de caso de reemplazo de metales (1): Accesorios de hardware para el hogar (por ejemplo, cerraduras en forma de media luna y bisagras para puertas) Leona Serie 90G・Serie SG

Los accesorios de ferretería, como las cerraduras en forma de medialuna y las bisagras para puertas, requieren una gran resistencia y, por lo tanto, suelen estar fabricados en metal. Sin embargo, los procesos de recubrimiento necesarios para los componentes metálicos generan líquidos residuales contaminados por iones metálicos, lo que produce un importante impacto ambiental.

El reemplazo de estos componentes de metal con las series LEONA™ 90G o LEONA™ SG de Asahi Kasei (materiales visualmente atractivos ideales para aplicaciones en diseños elegantes) produce cerraduras y bisagras en forma de media luna totalmente funcionales que son cálidas al tacto y están fabricadas sin recubrimiento/enchapado ni pintura.

Creciente

Además, el uso del moldeado AGI para las cerraduras de media luna de resina ayuda a mitigar los problemas asociados con el hundimiento y la deformación.

Haga clic aquí para ver la hoja de datos LEONA™ 90G50.

Haga clic aquí para ver la hoja de datos LEONA™ 91G55.

bisagra

Caso práctico de resinificación (2): Tuercas y tornillos Leona 90G55

Las tuercas que se utilizan para fijar la posición de los componentes de hardware suelen estar hechas de metal. Sin embargo, en los automóviles y otros sistemas que contienen una gran cantidad de tuercas, el peso de cada una de ellas se suma y constituye una fracción significativa del peso total del sistema.

El reemplazo de estos componentes por LEONA™ 90G55 de Asahi Kasei permitió reducir el peso en 6 g por componente (o aproximadamente 1 kg por automóvil), lo que contribuyó a mejorar la eficiencia del combustible. Además, las superficies más lisas de las tuercas resinizadas mejoraron la eficiencia operativa y redujeron la necesidad de reparaciones.

Haga clic aquí para ver la hoja de datos LEONA™ 90G55.

Caso de estudio de resinificación (3): Componentes de equipos de fabricación (válvula solenoide) Leona Serie S

Los chasis que se utilizan para alojar los reguladores de presión de aire (válvulas solenoides), componentes que ayudan en la automatización y están integrados en los instrumentos y equipos instalados en los sitios de fabricación, deben ser muy resistentes y, por lo tanto, generalmente están hechos de metal.

Sin embargo, las redes laberínticas de diminutos canales de flujo de fluidos utilizados para controlar el aire en estos componentes los obligan a tener formas complicadas, lo que requiere largos procesos de fabricación de varios pasos que implican importantes pérdidas de material.

Equipo de control neumático (electroválvula)

El reemplazo de metales de estos componentes mediante el uso de resinas de alta resistencia de LEONA™ Sla serie de Asahi Kasei agilizó el posprocesamiento y ayudó a simplificar la fabricación.

Haga clic aquí para ver la hoja de datos LEONA™ SH10E.

Caso práctico de sustitución de metales (4): carcasas de baterías para vehículos eléctricos レンセン™ロゴ (c-GFRTP)

Las carcasas de las baterías de los vehículos eléctricos suelen estar hechas de metales como el acero o el aluminio. El objetivo de reducir el peso de los componentes para ampliar la distancia de recorrido del vehículo sugiere la posibilidad de cambiar a materiales de resina, pero las resinas típicas no pueden ofrecer la resistencia térmica necesaria; además, la reducción de costos es un problema constante.

Mediante el uso de Asahi Kasei Al utilizar termoplástico reforzado con fibra de vidrio continua (c-GFRTP) como sustituto de los metales, podemos contribuir a la reducción de peso, lo que conlleva un aumento de la distancia recorrida por los automóviles.

レンセン™のバッテリーケースへの活用
  • Haga clic aquí para obtener más detalles sobre LENCEN™ (c-GFRTP)

Soporte técnico para diseño y fabricación

SIMULACIÓN

CAE es una técnica de diseño en la que se utilizan simulaciones por computadora para construir y probar prototipos de productos en entornos virtuales, lo que permite el desarrollo de productos de alto rendimiento con plazos de entrega cortos y bajos costos.

Asahi Kasei utiliza técnicas CAE de resina para proponer diseños de productos plásticos de alto rendimiento con plazos de entrega cortos y costos bajos. Comuníquese con nosotros para obtener más detalles si tiene algún problema con la reducción de peso o la reducción de costos de las piezas metálicas.

CAE

Caso práctico de CAE con resina: optimización de la topología para el soporte del pedal del freno

La optimización topológica de Asahi Kasei es una técnica que utiliza simulaciones por computadora para optimizar la estructura de un componente hecho de plástico. Este proceso aporta a los diseños de productos nuevos conocimientos que podrían no ser evidentes a partir de la forma del componente metálico original.

Aquí presentamos un estudio de caso en el que los ingenieros de Asahi Kasei utilizaron la optimización de la topología para diseñar un reemplazo liviano para un soporte de pedal de freno de metal.

El primer paso fue modelar el espacio de diseño del soporte del pedal de freno para evitar interferencias con otros componentes del sistema. A partir de este espacio de diseño, se construyeron varios diseños candidatos.
Luego se analizaron para verificar si cumplían o no los requisitos de rendimiento y se determinó una forma óptima, teniendo en cuenta una variedad de factores, incluido el peso y la facilidad de fabricación.

A través de este proceso, los ingenieros concluyeron que el componente podría rediseñarse con una nueva forma y un peso más liviano, y propusieron el reemplazo del metal utilizando LEONA™ 14G33 de Asahi Kasei (33% poliamida 66 reforzada con vidrio), logrando una reducción de peso del 83%.

Desafío para los soportes de pedal de freno ultraligeros
Desafío para los soportes de pedal de freno ultraligeros

As these case studies illustrate, Asahi Kasei is exploring metal replacement opportunities in a wide range of domains. When designing metal replacement strategies, it is important to account for differences in the physical properties of metals and plastics and to consider the environment in which components will be used. If you have metallic components that weigh or cost more than you would like, please do not hesitate to contact us to discuss metal replacement solutions.

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