LOGÍAS DE TRANSFORMACIÓN DE PIEZAS DE PLÁSTICO Y MATERIALES COMPUESTOS
II. 3. CLASIFICACIÓN DE TODOS LOS TEMAS EN FUNCIÓN DE SU FECHA DE MA-
TERIALIZACIÓN Y GRADO DE IMPORTANCIA.
De los 62 temas que componen el cuestionario
Delphi el 93% tienen un grado de importancia alto o medio, lo cual certifica la validez del mis- mo. Si se tiene en cuenta que el índice de grado de importancia ha de estar comprendido entre 1 y 4 y éste tiene un valor promedio de 3.38, se puede concluir que el conjunto de temas plan- teados para evaluar el futuro del sector ha sido acertado.
Considerando en su conjunto el global de temas y respuestas, el impacto es claramente sobre el desarrollo industrial debido al marcado carácter tecnológico de este estudio de prospectiva. En general, se considera que el desarrollo e implan- tación de estas tecnologías está directamente relacionado con el aumento de la productividad y la competitividad de las industrias, junto con la creación de nuevas empresas y desarrollo de nuevas aplicaciones. El impacto sobre la cali- dad de vida y el entorno tiene un peso creciente, debido mayoritariamente a la preocupación de las empresas por adaptarse a la cada día más rígida legislación medioambiental y a la progre- siva concienciación por el respeto del entorno. El reciclado es un tema prioritario con el claro objetivo de conseguir ciclos cerrados de produc- ción y un uso inteligente de los recursos dispo- nibles.
Por último, en la mayoría de los temas no se considera que tengan una influencia significativa
en el empleo porque aunque la innovación tecno- lógica requiere la incorporación de personal es- pecializado y preparado al efecto, no implica una masiva generación de puestos de trabajo, po- dríamos hablar más en términos de calidad que de cantidad, ya que la implantación de estas téc- nicas supone una modernización en los proce- sos productivos y requiere incorporación de per- sonal especializado, escaso en la actualidad, y reciclaje del actual.
Se prevé que la mayoría de los temas plantea- dos se van a implantar o llevar a cabo de forma generalizada en un plazo de diez años. Estos resultados indican dos cosas, en primer lugar una buena elaboración del cuestionario por parte del Panel de Expertos, puesto que la mayoría de los temas se consideran viables. En segundo lugar reflejan un cierto optimismo y confianza de un avance innovador y tecnológico en el sector para cubrir sus actuales deficiencias y limitacio- nes y adaptarse a las exigencias impuestas por el mercado. Por otro lado la industria de transfor- mación del plástico es una industria relativamente joven que se encuentra en plena evolución y las empresas apenas si tienen tiempo de ir asimi- lando las constantes evoluciones de carácter tec- nológico que se están produciendo a gran veloci- dad. Es por ello que hablar de un futuro a más de diez años vista no se considera, teniendo en cuenta la fuerte evolución que ha sufrido en los últimos diez años.
II. Sectores Básicos y Transformadores: «Tecnologías de Transformación de Piezas de Plástico y Materiales Compuestos» 101
El desarrollo y mejora del software de diseño y simulación permitirá detectar prematu- ramente fallos en la transformación, analizar el ciclo de vida completo, evaluando el coste total del producto (incluyendo desensamblaje y reciclado) y eliminará la necesi- dad de realizar prototipos, al permitir estudiar el comportamiento de la pieza en condi- ciones reales.
La atención al cliente, sea éste quien fuera, incrementará su importancia, por lo que la logística de distribución externa y la responsabilidad del producto serán aspectos prioritarios.
Implementación de actividades de formación continua en el campo de los materiales plásticos y compuestos, logística industrial, utillaje y calidad, mediante programas de transferencia de habilidades trasladando a los trabajadores experimentados periódi- camente y realizando acciones correctoras sobre los programas docentes. Se potenciarán los aspectos referentes a la Seguridad e Higiene Industrial mejorando las áreas de trabajo, adecuándolas a las normativas y tendentes a incrementar la calidad de vida de los trabajadores y la productividad.
Mejora de los sistemas de pintado de plásticos: sustitución del disolvente de pinturas y barnices por agua, generalización del uso de paneles de infrarrojos catalíticos en sustitución de los túneles de secado convencionales y utilización de plásticos carga- dos para el pintado mediante el sistema electroestático.
Implantación de las técnicas de Rapid Prototyping y Rapid Tooling como rutina, median- te el desarrollo de software y sistemas de prototipado de piezas con materiales de prestaciones similares a los definitivos.
Utilización extensiva de centros externos y colaboración/asociación cada vez más estrecha entre empresas, incluyendo competidores, para el desarrollo de nuevas aplicaciones, que de otra forma serían demasiado complejas y/o costosas para una única empresa.
Formación de asociaciones públicas para el desarrollo de nuevos estándares de aplicaciones, preparar a las empresas y su entorno de acuerdo con las normativas de la CEE y generación de información técnica y su difusión.
Desarrollo y aplicación de un software técnico de gestión, que permita disponer en todos los departamentos de los parámetros técnicos de un producto y gestionar la producción en planta.
La mejora continua de aditivos a bajo coste y con mayor concienciación medioambiental obligará a modificar formulaciones y procesos: ignifugantes libres de halógenos; sustitución de pigmentos, lubricantes y otros aditivos (biocidas, fungicidas, etc.) en base a metales medios y pesados por colorantes y opacificantes (tipo partículas loop, etc.)
II.3.1. Materialización 1999-2004.
La tecnología de transformación experimentará desarrollos importantes por la tenden- cia clara hacia el ahorro de material por razones de coste, reducción de peso y reducción de productos desechables.
Aumentará de la fiabilidad en los procesos productivos, con una calidad final con cero defectos, debido a una elevada capacidad de involucración de todas las partes en la definición del producto y a la creación de una metodología de acabado en el diseño.
Nº Tema Tema Indice Grado Importancia 40 3,84 3 3,84 2 3,83 60 3,82 62 3,8 61 3,79 49 3,79 1 3,77 57 3,72 58 3,7 59 3,67 23 3,67
SEGUNDO INFORME DE PROSPECTIVA TECNOLÓGICA INDUSTRIAL
102 Futuro Tecnológico en el horizonte del 2015
Aumento progresivo del uso de instrumentación de control de calidad portátil, de forma que puedan validarse los resultados directamente en el punto de fabricación con la obtención de datos de gran precisión.
Desarrollo de los procesos de fabricación de materiales compuestos vía líquida (moldeo por transferencia de resina, tecnología de infusión, etc.)
Extensión de la fabricación de artículos plásticos multicomponente mediante el de- sarrollo de tecnologías de transformación híbridas: multiinyección, co-inyección y sobreinyección.
Desarrollo y aplicación de un software especifico para mantenimiento predictivo, en máquinas y moldes, en sustitución del mantenimiento preventivo.
Se prohibirá la incineración de residuos plásticos si con ello no se obtiene recupe- ración de energía.
Desarrollo de materiales híbridos (plástico-metal) y su tecnología de transformación. Se generalizará el uso de materiales plásticos y compuestos en piezas estéticas o de alta calidad superficial mediante la integración de la decoración (film, textil, piel premoldeada) en el proceso de inyección/soplado (procesos one-step) junto con el desarrollo de herramientas de simulación para estos procesos.
Mejora y optimización de la tecnología de sobremoldeo por inyección sobre perfiles extrusionados para solventar los actuales problemas estéticos.
Personalización de productos, una vez finalizada la época de las grandes series como paradigma de producción.
Perfeccionamiento de la extrusión y desarrollo de métodos alternativos en la fabri- cación de cuerpos huecos.
En la transformación de cuerpos huecos la inyección-soplado desplaza a la extrusión-soplado convencional para conseguir mayores grados de precisión en los acabados finales, elevar los rendimientos de producción y mejorar las propieda- des mecánicas.
Extensión de la tecnología por compresión, poliolefinas incluidas, para la fabrica- ción de piezas de alto rendimiento, por ejemplo taponería.
Desarrollo y generalización de tecnologías avanzadas de unión como la soldadura con láseres de alta potencia y nuevas generaciones de adhesivos de gran tena- cidad.
Entre los temas de mayor Indice de Grado de Importancia cuya fecha de materialización se estima tendrá lugar entre el año 1999 y el año 2004 destacan los temas relacionados con la modernización de los procesos productivos, acor- tar las etapas de lanzamiento de productos al mercado, agilidad y productividad. Todo ello vie-
ne impulsado por el elevado grado de competitividad internacional en la que se encuen- tra inmerso este sector. Los constantes cam- bios de diseño, las crecientes exigencias técni- cas, la personalización de productos y la fuerte competencia internacional son las principales fuerzas motoras de la innovación a corto plazo. Nº
Tema Tema Indice Grado Importancia
47 3,67 31 3,59 42 3,55 43 3,55 27 3,53 56 3,53 17 3,49 44 3,48 45 3,47 4 3,36 39 3,35 38 3,24 37 2,92
II. Sectores Básicos y Transformadores: «Tecnologías de Transformación de Piezas de Plástico y Materiales Compuestos» 103
A corto plazo se considera necesario adaptar las fábricas para hacerlas más flexibles, mediante la implantación de herramientas informáticas de simulación, programas específicos de diseño y automatización de procesos. Por otro lado, des-
II.3.2. Materialización 2005-2009.
La evolución de las reglamentaciones sobre los residuos sólidos urbanos (RSU) obligará a utilizar material plástico reciclado en la fabricación de envases y embalajes lo que conllevará cambios sustanciales en los procesos: diseños de pieza afines a las carac- terísticas de los nuevos materiales; utilización de un único material en los envases de dos o más componentes; desarrollo de embalajes retornables; mayor fiabilidad y regularidad en la calidad del plástico reciclado.
Gran desarrollo en la utilización de materiales recuperados con aplicaciones diferentes a las originales.
La utilización de nuevos materiales y conceptos en los procesos de mecanizado reducirá el tiempo de fabricación de los moldes.
El uso de los plásticos de altas prestaciones, ya cruciales en las áreas de transporte como la espacial o los coches de competición, se irá extendiendo al transporte diario con el desarrollo de plásticos para carrocerías de automoción y otras aplicaciones industria- les.
Regeneración y revalorización de materiales reciclados gracias al desarrollo de elastómeros y materiales compuestos fácilmente reciclables.
Optimización y mejora de los procesos de marcaje, separación, lavado y reciclado de residuos plásticos post-consumo mediante la identificación en origen de los moldeados y la automatización del proceso, para lo que previamente se reducirá el número de tipos a utilizar.
Aplicación generalizada de sistemas de control inteligentes que permiten ajustar el pro- ceso de fabricación automáticamente en cada inyectada mediante el control de los parámetros de inyección a través de un molde sensorizado y medidas continuas de la viscosidad del material, lectura de variaciones de color en cada inyectada, etc. Desarrollo de alternativas para solucionar los problemas que presenta el tradicional moldeo de ABS con tratamientos posteriores de baños galvánicos electrolíticos en la obtención de componentes cromados (alto grado contaminante de los baños y escasa resistencia térmica del ABS) como metalización por Alto Vacío y uso de determinadas poliamidas.
tacan los movimientos encarados hacia la globalización de mercados y posturas de las PYMES para afrontarlo: especialización, asocia- ciones, calidad,
Nº
Tema Tema Indice Grado Importancia
54 3,82 53 3,78 24 3,77 6 3,69 52 3,69 55 3,66 30 3,64 48 3,64
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104 Futuro Tecnológico en el horizonte del 2015
Cambios tecnológicos en las máquinas de inyección, como por ejemplo, máquinas con movimientos totalmente eléctricos de hasta 500 Tn, implementación de platos magnéti- cos en las prensas y nuevos desarrollos en husillos plastificadores.
Optimización de nuevos materiales y tecnologías para envases multicapa y barrera cuyo uso se extenderá a otros campos además del alimentario, como son el envasado de productos químicos, insecticidas y depósitos de suministro de combustible. Generalización de los métodos de control no destructivos a piezas terminadas y con- juntos en servicio (tecnologías de emisión acústica, rayos X, etc.)
Generalización del tratamiento superficial automático y mejora de las técnicas de aca- bado y de aplicación de recubrimientos y tratamientos superficiales que permitan, entre otras cosas, la sustitución de las pinturas por films. (tratamientos por plasma, tratamientos por radiación UV y tratamiento de superficies por llama de alta velocidad). Una gran parte de los materiales utilizados en biomedicina serán plásticos debido al incremento en las aplicaciones (tanto componentes de alta tecnología como productos sencillos de bajo coste).
Desarrollo de nuevos aditivos para termoplásticos que no tengan influencia en las propiedades de los mismos: colorantes, compatibilizantes (entre resinas), agentes de ensimaje (fibra- resina), filtros UV, así como aditivos que aceleren la cristalización. Desarrollo de la tecnología de moldeo, así como el equipamiento y la capacidad de procesado adecuado, para producir micropiezas con la precisión necesaria en gran- des series.
Desarrollo de plásticos conductores térmicos y eléctricos fáciles de procesar y con las propiedades mecánicas adecuadas.
Incorporación acelerada de los materiales plásticos y compuestos a la ingeniería civil (construcción, estructuras, casas prefabricadas para catástrofes, etc.).
Desarrollo y aplicación de los compuestos 3D.
Se desarrollarán técnicas de fabricación para piezas con requisitos geométricos espe- ciales (o tolerancias estrechas) y de piezas sometidas a solicitaciones especiales (aeronáutico, espacio, sector eléctrico de alto V.A, deportivo, etc.)
Utilización generalizada de materiales estructurados y con propiedades específicas: nanomateriales, copolímeros a medida, plásticos luminosos, fotopolímeros, microsensores de polímeros, materiales funcionalizados, ferroeléctricos, foto(bio)degradables, con estructuras dendríticas, con altos grados de transparencia y brillo, etc.
Nº
Tema Tema Indice Grado Importancia
26 3,61 18 3,58 32 3,57 46 3,57 7 3,57 22 3,56 33 3,56 13 3,52 5 3,52 11 3,5 34 3,49 15 3,49
II. Sectores Básicos y Transformadores: «Tecnologías de Transformación de Piezas de Plástico y Materiales Compuestos» 105
Utilización generalizada de sensores específicos de aplicación directa en utillajes y moldes (Smart Tools).
Desarrollo de materiales para envase activo que permiten aumentar el tiempo de vida útil de los productos que contienen.
Nuevas generaciones de materiales plásticos con elevada resistencia térmica (> 400 ºC) provocarán cambios en los procesos y equipos de transformación.
Desarrollo de nuevas matrices de mejores prestaciones y procesos de transformación que permitan reforzar con fibras largas, con aumento considerable de las propiedades mecánicas a largo plazo.
Los moldistas/matriceros convencionales se reconvertirán en talleres especializados en la construcción de moldes de inyección.
Exploración de nuevas materias primas, diferentes a las derivadas del petróleo y de la carboquímica, como fuente de suministro para la fabricación de materiales plásticos y compuestos.
Habrá acuerdo entre los diferentes fabricantes de maquinaria, y sus asociaciones profesionales como Euromap, etc., en una unificación del software de las distintas máquinas de transformación (por ejemplo de tipo Windows).
La industria de los compuestos experimentará una gran expansión debido a la progresi- va especialización de los moldistas y a la explotación de oportunidades de sustitución potenciales mediante el desarrollo de métodos para la fabricación de formas complejas. Desarrollo de nuevos polímeros celulares y procesos de transformación con la desapa- rición de los espumantes químicos actuales (tipo azo, etc.)
Se desarrollarán sistemas alternativos de curado.
Generalización de los materiales inteligentes (smart-materials), capaces de adaptarse a necesidades concretas durante o tras su transformación.
Adaptación tecnológica para la transformación de sistemas con relativamente elevados porcentajes de materiales de origen natural, fundamentalmente fibras naturales. Desarrollo de instalaciones de apantallados magnéticos sobre productos plásticos ase- quibles a pequeñas y medianas empresas.
Sustitución de estructuras barrera multimaterial por monomaterial en envases y embala- jes.
Aplicación y desarrollo de técnicas de fractura.
Sustitución del gas por otros tipos de fluidos, como la glicerina, o líquidos con poder refrigerante en la inyección asistida por gas.
Fabricación de piezas de plástico y material compuesto mediante la tecnología de núcleo perdido, empleando como material del núcleo productos de bajo punto de fusión y bajo coste, como por ejemplo hielo o ceras.
Nº
Tema Tema Indice Grado Importancia
29 3,48 20 3,44 12 3,43 10 3,41 25 3,4 8 3,4 28 3,37 41 3,37 14 3,33 21 3,2 16 3,18 9 3,17 50 3,15 19 3,11 51 2,83 35 2,76 36 2,71
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106 Futuro Tecnológico en el horizonte del 2015
Entre los temas de mayor Indice de Grado de Importancia cuya fecha de materialización se estima tendrá lugar entre el año 2005 y el año 2009 destacan aquellos temas relacionados con lo que podríamos llamar gestión integral de resi- duos, ya sea mediante el reciclado (nuevas apli- caciones para materiales hechos con plástico reciclado, automatización de procesos, materia- les fácilmente reciclables, etc.) o la incineración con obtención de energía.
Por otro lado, a más largo plazo, también se contempla la explotación del enorme potencial
de los plásticos para reemplazar otros materia- les en numerosos sectores (automoción, me- dicina, ) y nuevos campos de aplicación, gra- cias a una mejora constante de sus propieda- des técnicas. Destaca también el crecimiento del mercado potencial de los materiales com- puestos. Uno de los grandes obstáculos que la industria española ha de superar es la falta de agilidad en los que toman las decisiones de las grandes compañías para admitir la utili- zación de nuevos materiales y nuevas aplica- ciones.
II. Sectores Básicos y Transformadores: «Tecnologías de Transformación de Piezas de Plástico y Materiales Compuestos» 107
II.4. IDENTIFICACIÓN DE LOS TEMAS MÁS RELEVANTES EN FUNCIÓN DE SU GRADO DE IMPORTANCIA E IMPACTO SOBRE EL DESA- RROLLO INDUSTRIAL.
En las tablas 4.1.1 y 4.1.2 se detalla la relación de los 15 temas de mayor impacto en el desa- rrollo industrial junto con su índice de grado de importancia y la fecha de materialización más probable según el conjunto de expertos consul- tados con un nivel de conocimiento alto-medio en la materia tratada.
Estos temas se han agrupado en función de su fecha de materialización y, en segundo lugar han
sido ordenados según el índice combinado de la importancia y el impacto en el desarrollo indus- trial. En la tabla no queda reflejado este índice combinado que es el resultado de multiplicar el Indice de Grado de Importancia por el tanto por ciento de impacto sobre el desarrollo industrial. Es por esta razón que los temas seleccionados no aparecen por orden creciente según su im- pacto en el desarrollo industrial. De este modo, quedan excluidos temas poco importantes pero que influyen únicamente en el desarrollo industrial.
II.4.1. Materialización 1999-2004
El desarrollo y mejora del software de diseño y simulación permitirá detectar prematuramente fallos en la transformación, analizar el ciclo de vida completo, evaluando el coste total del producto (incluyendo desensamblaje y reciclado) y eliminará la necesidad de realizar prototi- pos, al permitir estudiar el comportamiento de la pieza en condiciones reales.
Desarrollo y generalización de tecnologías avanzadas de unión como la soldadura con láseres de alta potencia y nuevas generaciones de adhesivos de gran tenacidad.
Implantación de las técnicas de Rapid Prototyping y Rapid Tooling como rutina, mediante el desarrollo de software y sistemas de prototipado de piezas con materiales de prestaciones similares a los definitivos. Aumentará de la fiabilidad en los procesos productivos, con una cali- dad final con cero defectos, debido a una elevada capacidad de involucración de todas las partes en la definición del producto y a la creación de una metodología de acabado en el diseño.
Desarrollo y aplicación de un software técnico de gestión, que permita disponer en todos los departamentos de los parámetros técnicos de un producto y gestionar la producción en planta.
La Tecnología de transformación experimentará desarrollos importan- tes por la tendencia clara hacia el ahorro de material por razones de coste, reducción de peso y reducción de productos desechables. Nº Tema Tema Impacto sobre Desarrollo Industrial Indice Grado Importancia 2 66% 3,83 47 70% 3,67 1 72% 3,77 3 59% 3,84 59 72% 3,67 40 52% 3,84
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108 Futuro Tecnológico en el horizonte del 2015
El desarrollo a corto plazo de potentes progra- mas y sistemas informáticos de elevada poten- cia, a precios asequibles y de sencilla manipula- ción, permitirá enfrentarse a un nuevo diseño de manera virtual pudiendo no solo visualizar la pie- za, sino también estudiar su comportamiento en condiciones reales, modelar todo el proceso de homologación, realizar ensayos virtuales y re-
producir el ciclo de vida completo antes de la producción (diseño, fabricación, vida útil y pos- terior tratamiento o reciclado). La simulación de estos procesos permite detectar y corregir fa- llos, ajustar el diseño y hacer las modificaciones pertinentes sin fabricar ni una sola pieza con el consiguiente ahorro de tiempo, dinero y mate- rial.
II.4.1.1.Análisis de cada uno de estos Temas