El fabricante de automóviles Porsche está aprovechando los beneficios de los materiales orgánicos en las aplicaciones de fabricación de automóviles. El nuevo 718 Cayman GT4 Clubsport presenta partes de la carrocería hechas de materiales compuestos de fibra natural desarrollados en el Centro de aplicaciones para la investigación de fibras de madera HOFZET, que forma parte del Instituto Fraunhofer de Investigación de la Madera, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, junto con el Instituto de Bioplásticos y Biocompuestos IfBB de la Universidad de Ciencias Aplicadas y Artes de Hannover.

Las estadísticas de registro indican que los automóviles nuevos son cada vez más pesados, debido, por ejemplo, a funciones de seguridad mejoradas y más equipos electrónicos. Este aumento de peso también significa mayores niveles de consumo de combustible, aspectos contrarios al objetivo general de reducción de CO ₂ emisiones. El peso también es un factor importante para los coches eléctricos. Dado que requieren baterías más grandes y, por lo tanto, más pesadas para maximizar el alcance, un criterio de venta decisivo. Respectivamente, Los nuevos desarrollos en diseño liviano son un requisito previo absoluto para los autos eléctricos verdaderamente eficientes. Según un estudio de consultores empresariales de McKinsey, la proporción de piezas ligeras en los automóviles tendrá que aumentar del 30 al 70 por ciento para 2030 para compensar el aumento de peso del vehículo resultante de los accionamientos y motores eléctricos.

Hasta ahora, la solución preferida aquí han sido los aceros ligeros y los plásticos reforzados con fibra de carbono. Pero esta solución también tiene sus desventajas:en primer lugar, conlleva retos sustanciales en el mecanizado, reparaciones y reciclaje. En segundo lugar, la fabricación de estos materiales consume mucha energía, restando del aspecto ambiental positivo de la reducción de peso.

Buen complemento de las fibras de carbono

Los investigadores de Fraunhofer WKI plantearon la cuestión de si se podrían utilizar otros materiales fibrosos para reducir el peso de los componentes. utilizando únicamente fibras de carbono en aquellos lugares donde representen una ventaja estructural. Investigaron varios materiales ecológicos fácilmente disponibles en términos de sus propiedades técnicas, disponibilidad y rentabilidad, Dado que una solución factible para la industria debe tener una técnica positiva, impactos ecológicos y económicos.

Los plásticos reforzados con fibras naturales resultaron ser la respuesta. Como componentes en compuestos orgánicos, Las fibras vegetales son una alternativa sostenible para las carrocerías de vehículos ligeros. El componente biogénico mejora el impacto ecológico de los materiales compuestos industriales de alto rendimiento durante la fabricación, uso y eliminación.

Económicamente hablando, el uso de materias primas renovables es beneficioso porque el lino natural, cáñamo, Las fibras de madera y yute son menos costosas que las fibras de carbono y requieren menos energía para su fabricación. Por lo tanto, las ventajas de la reducción de peso no tienen un precio prohibitivo.

Y existen ventajas adicionales en el procesamiento industrial y con aplicaciones en el vehículo:la estructura natural de los compuestos orgánicos da a los materiales propiedades de amortiguación acústica y reduce el astillado, lo cual es importante en caso de colisión.

Porsche inicia la producción en serie

Estos argumentos fueron lo suficientemente convincentes para Porsche. Uniendo fuerzas con Porsche Motorsport, Los científicos de Fraunhofer WKI probaron por primera vez materiales orgánicos para la preparación de la serie en condiciones extremas en un Porsche Cayman GT4 Clubsport utilizando el laboratorio de desarrollo móvil del equipo de carreras alemán "Four Motors".

"La tercera generación del" Bioconcept-Car "ha estado en la pista de carreras desde 2015. Las pruebas combinan la ventaja del estrés extremo con un vehículo que también es legal para la calle después de las modificaciones. La asociación con Porsche AG también permite el desarrollo en las condiciones realistas de un fabricante de automóviles, "dice Ole Hansen, director de proyectos en el Centro de aplicaciones Fraunhofer WKI para la investigación de fibras de madera HOFZET. "Hemos podido mejorar continuamente las propiedades del material durante los últimos cuatro años".

El Ministerio Federal de Alimentación y Agricultura de Alemania BMEL reconoció los beneficios potenciales de las fibras naturales desde el principio y hoy todavía acompaña al proyecto como socio estratégico. El BMEL promueve el desarrollo de componentes biogénicos livianos en el programa de financiamiento "Recursos Renovables" con la agencia central coordinadora de recursos renovables, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. FNR.

Los años de experiencia con el "Bioconcept-Car" se integraron en el desarrollo de materiales para las partes del nuevo 718 Cayman GT4 Clubsport, el primer automóvil de la producción en serie que presenta partes de la carrocería hechas de un material compuesto de fibra natural. Las puertas del conductor y del pasajero, así como el alerón trasero, están fabricadas con una mezcla de fibras orgánicas. Y el Cayman es realmente ligero, con un peso de sólo 1320 kilogramos. Un factor aquí es el ahorro de peso del 60 por ciento resultante del uso de materiales compuestos orgánicos en lugar de acero en las puertas.

El material compuesto consiste en un sistema de matriz de polímero termoestable reforzado con fibras orgánicas. Se utiliza una malla de fibra orgánica porque las materias primas están fácilmente disponibles, presenta una alta resistencia a la tracción, y está particularmente bien, homogéneo y drapeable, se ajustan fácilmente a las formas de las piezas. La facilidad con la que se puede producir a dimensiones precisas facilita el mecanizado y la garantía de calidad, incluso en combinación con otros componentes fabricados convencionalmente.

Base para la producción de alto volumen

Estos aspectos son un requisito previo importante para la producción de alto volumen. Fraunhofer WKI también consideró otros factores en sus investigaciones, incluyendo conceptos para reciclaje o reutilización al final de su vida útil y enfoques de ampliación para piezas que se van a producir en mayores cantidades.

"Después de extensas pruebas en condiciones extremas en la pista de carreras, continuamos evaluando nuestras piezas, lo que finalmente llevó a la conclusión de que estos materiales orgánicos ecológicamente beneficiosos cumplen los criterios de producción en volumen, ", Agrega Ole Hansen.

Smudo, líder del popular grupo de rap alemán "Fantastische Vier" y piloto permanente del "Bioconcept-Car de Four Motors", "ha probado su viabilidad práctica, al igual que un pasajero especial que disfrutó de una prueba de manejo en el circuito de carreras de Nürburgring en agosto pasado:el Ministro Federal de Alimentación y Agricultura de Alemania, Julia Klöckner.