La UCO da un paso en la impresión 3D y fabrica piezas de poliuretano para automóviles

El grupo de investigación Prinia de la Universidad de Córdoba (UCO) elabora moldes impresos en tres dimensiones para la producción de espumas de poliuretano, claves en la industria automotriz para la protección y revestimiento de los interiores de vehículos. Las espumas de poliuretano son ampliamente utilizadas en la fabricación de automóviles debido a la protección y el confort que proporcionan y cubren asientos, reposacabezas y reposabrazos, entre otros elementos dentro de los vehículos.

Así lo ha indicado la institución universitaria en una nota en la que ha detallado que, precisamente, el Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación de la UCO ha ideado una nueva forma de producir estas espumas empleando un proceso de impresión en tres dimensiones, una técnica en la que el equipo de investigación lleva trabajando varios años.

Tradicionalmente, para la fabricación de este material se emplean moldes metálicos en los que la espuma de poliuretano adquiere la forma deseada. No obstante, tal y como explica uno de los autores de la investigación, Pablo Romero Carrillo, estos moldes presentan un hándicap importante: requieren un elevado tiempo y un alto coste de fabricación, por lo que solo suelen amortizarse en tiradas largas y procesos de producción en cadena.

Para solventar este problema, el equipo de investigación Prinia ha conseguido reproducir estos moldes utilizando un procedimiento de 'modelado por deposición de filamento fundido', una de las técnicas más conocidas de impresión en tres dimensiones y que abarata y acelera los tiempos de producción.

El trabajo, publicado en la revista científica de la Academia Internacional de Ingeniería de Producción, ha contado con la colaboración de los investigadores José Arribas, Óscar Rodríguez y Guillermo Guerrero, del Departamento de Mecánica de la Universidad de Córdoba, y Ramón González, del Centro Tecnológico Metalmecánico y del Transporte (Cetemet).

Uno de los principales inconvenientes de este nuevo proceso, ha explicado Pablo Romero, es que la espuma de poliuretano se fija con mucha facilidad a la superficie del molde en el que ésta adquiere la forma. “A veces, esto puede suponer que el recipiente quede inhabilitado para futuros usos o que se tenga que emplear demasiado tiempo en limpiarlo”, ha subrayado el investigador, quien ha agregado que “las superficies de los moldes impresos en 3D mediante deposición de filamento fundido presentan una alta rugosidad, lo que favorece el anclaje de la espuma”.

Con el objetivo de superar este inconveniente, el grupo ha comparado dos materiales muy utilizados en impresión 3D, como son el acrilonitrilo butadieno estireno y el poliestireno de alto impacto. Ambos materiales pueden ser pulidos químicamente, lo que permite conseguir un mejor acabado en los moldes impresos en 3D. “Había trabajos previos en la literatura que avisaban de que la rugosidad superficial del molde debía ser lo más pequeña posible para conseguir un buen desmoldeo de la espuma”, ha indicado Romero.

Por otro lado, se ha estudiado experimentalmente cuál de los dos materiales tiene una menor afinidad química con la espuma de poliuretano. “Los resultados indican que el poliestireno es menos afín a la espuma que el acrililonitrilo y, por tanto, es el más adecuado para imprimir este tipo de útiles”, ha continuado el investigador. Además, se ha comprobado que utilizando moldes fabricados en poliestireno se puede reducir el uso de desmoldeantes, “lo que significa que el proceso de fabricación es más sostenible desde el punto de vista medioambiental”.

Pequeñas tiradas

Este nuevo sistema, han explicado desde el grupo de investigación, podría ser una solución especialmente útil para la fabricación de pequeñas tiradas de piezas, en las que la utilización de moldes tradicionales de metal no sería rentable desde un punto de vista económico.

Un ejemplo de ello sería la elaboración de prototipos o asientos especiales, series limitadas, elementos para vehículos de alta gama o pequeños lotes personalizados. La nueva base logística del Ejército de Tierra que se instalará en Córdoba, ha destacado el autor principal de la investigación, podría ser “una oportunidad para el desarrollo de esta nueva técnica debido a las necesidades especiales de fabricación que tienen algunos de los automóviles militares”.