El sector de plástico y caucho. Parte 2: Tecnología y tendencias
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Los plásticos están más presentes que nunca en los medios de comunicación. La evidente contaminación de los mares ha atraído la atención de la población mundial a través de todos los medios de comunicación. No se tiene en cuenta sin embargo la contribución de los plásticos al bienestar y la salud, al suministro seguro de agua, alimentos y energía, a la movilidad creciente, así como una comunicación más intensa en las sociedades modernas.
Muchos gobiernos de países industrializados y emergentes están reaccionando cada vez más prohibiendo determinados materiales de embalaje y bienes de consumo de plástico, sin tener en cuenta el grado de eficacia de tales prohibiciones. A nivel mundial, el posible ahorro de recursos, el procesamiento eficiente de los plásticos, su amplia recogida, clasificación y reciclado se enfrentan todavía a grandes retos. En particular muchos países emergentes, ofrecen un potencial creciente de sistemas para el reciclaje de residuos urbanos.
Para la recogida, clasificación y reciclado de fracciones de residuos posconsumo, los fabricantes europeos de maquinaria ofrecen, en particular, una amplia gama de soluciones técnicas. La K 2019 presentará una vez más una serie de métodos que permiten procesar la fracción plástica de los residuos para transformarla en compuestos reciclables. En la K 2019 la «economía circular» con plásticos será el principal tema de comunicación de la Asociación de Maquinaria para Plásticos y Cauchos (Fachverbands Kunststoff- und Gummimaschinen im VDMA) De este modo, la asociación de la nación fabricante líder mundial en exportaciones pretende subrayar las oportunidades y posibilidades de una economía de reciclaje en la industria del plástico.
En ninguna otra feria del mundo se pueden ver materiales poliméricos, máquinas, tecnologías y herramientas para el procesamiento de plásticos y caucho en en tal cantidad y a un nivel tan alto como la K de Düsseldorf. En ningún otro lugar las aplicaciones son tan diversas ni tampoco se exhiben equipos tan complejos y de tan alta calidad.
Pese a que las ferias de plásticos en otras regiones del mundo, particularmente en China, gozan de una creciente popularidad entre los visitantes, resulta inevitable que la K sea la plataforma de información global más importante y la feria más fascinante dedicada a la industria del plástico. En calidad de escaparate de la industria mundial del plástico, la K 2019 presentará una vez más la gama completa de tecnologías y los últimos avances de cada una de ellas.
Nuevas oportunidades gracias a la producción digital
Acompañar la producción con las posibilidades de la digitalización, también denominada «Industria 4.0», ofrece a los procesadores de plásticos la oportunidad de interpretar los datos de su propia producción de modo que se pueda obtener información útil y conocimientos concretos. En la K 2019 se mostrarán de un modo muy evidente los esfuerzos por parte de los fabricantes de máquinas y software para abrir nuevas posibilidades a los procesadores de plásticos en forma de productos y servicios. Es seguro que los módulos de control, las Apps y las ofertas de servicios para acelerar el inicio de la producción, apoyar al usuario y flexibilizar la producción son parte de las ventajas tanto como los productos de servicios para el mantenimiento preventivo y el suministro de repuestos. Los primeros fabricantes de maquinaria ya están aprovechando los datos obtenidos en la producción para adaptar sus máquinas y robots a las necesidades reales de la rutina empresarial y para diseñarlas más en consonancia con los requisitos.
Gracias a la digitalización, las mejoras de los procesos en la empresa cuentan con un gran potencial para aumentar la eficiencia de la producción: el diseño de las piezas moldeadas, el diseño y las propiedades de los materiales, junto con las posibilidades que ofrece la técnica de herramientas y los conocimientos resultantes de las condiciones de procesamiento, pueden coordinarse mejor y más intensamente que antes debido a la gestión de procesos y el control de la temperatura. En consecuencia ha adquirido mayor importancia la simulación con retroalimentación intensiva entre la producción y el desarrollo. En general, un gran número de proveedores están reaccionando a la demanda de una mayor transparencia en la producción y los procesos con una mayor vinculación entre las tecnologías de la información y la tecnología de producción convencional. La estandarización impulsada con este objetivo de las interfaces para la comunicación, p. ej. de las máquinas de moldeo por inyección con sistemas MES de nivel superior o de los otros módulos de una célula de producción, está progresando con nuevas máquinas, sin embargo la penetración del inventario de máquinas instaladas seguirá siendo un desafío en los próximos años.
Plásticos y caucho presentes en más aplicaciones cada vez
La gama de materiales poliméricos producidos a escala industrial no se ha ampliado desde la década de los noventa. Hoy en día, la producción de plásticos se localiza o concentra principalmente donde encuentra la mejor base de coste para materias primas y materiales. La modificación, adición y funcionalización de polímeros en bruto para transformarse en compuestos hechos a medida para aplicaciones o propiedades determinadas se ha convertido en un diferenciador clave para la industria de los materiales, que no deja de ofrecer nuevas oportunidades a los fabricantes de compuestos. Esta adaptación ha traído consigo una localización de la producción de compuestos más cerca del cliente que nunca, es decir, en los principales países clientes.
El foco principal de las tareas relacionadas con las aplicaciones técnicas siguen siendo las homologaciones para el contacto con alimentos o agua potable y en productos sanitarios la resistencia química, por ejemplo a cosméticos o productos químicos, así como la estabilización frente a un uso continuo cada vez mayor y a picos de temperatura, por ejemplo, en la electrónica o la iluminación. Además de la conductividad térmica ajustable, a menudo se requieren conductividades eléctricas o resistencias eléctricas definidas, propiedades ópticas de máxima precisión o la capacidad de marcar con láser.
Avances similares se aplican también a las aplicaciones fabricadas de caucho: los compuestos de elastómeros atesoran gran cantidad de conocimientos técnicos en sus mezclas cuando se trata de la homologación para agua potable o de equipos ignífugos. Las aplicaciones de caucho próximas a los motores de combustión requieren una resistencia a temperaturas continuas y máximas cada vez más elevadas, así como a medios agresivos. No solo en vehículos eléctricos se requieren neumáticos particularmente eficientes en cuanto a energía, lo que aumenta la adherencia y la resistencia al deslizamiento en mojado, reduciendo así la resistencia a la rodadura. Como un producto especializado flexible, los cauchos de silicona líquida (LSR) están conquistando una gama cada vez más amplia de aplicaciones. Además de las aplicaciones técnicas en óptica, tecnología de sellado y tecnología médica, este material, con su amplio abanico de propiedades, ha abierto nuevas oportunidades en artículos domésticos y embalajes especiales. El crecimiento del mercado, superior a la media, se hace eco del potencial diverso de este grupo de materiales.
Mayor eficiencia en el uso de los recursos: un desafío constante
El manejo responsable de los recursos finitos y su consumo restrictivo son, por un lado, una amplia demanda social y, por otro, a menudo, también una necesidad empresarial.
Esto incluye el uso económico de materiales, incluidos los plásticos. Un diseño orientado al material y a la fabricación del producto objetivo suele ser el primer paso para poder diseñar la producción de forma eficiente.
Asimismo la reducción del consumo de energía en las máquinas para plásticos ha avanzado notablemente. No obstante, los fabricantes de grandes máquinas procesadoras, en particular máquinas de moldeo por inyección y prensas, extrusoras y máquinas de moldeo por soplado, siguen encontrando potencial para reducir el uso de recursos. Trabajan cada vez más al borde de los límites físicos y en todos los procesos minimizan la energía necesaria para el procesamiento de plásticos.
Más flexibilidad para una mayor rentabilidad
Para la rentabilidad del procesamiento de plásticos la eficiencia de los materiales y la disponibilidad de la instalación son con frecuencia más importantes que unos cuantos puntos porcentuales menos de consumo energético. Por consiguiente, se demandan en particular soluciones prácticas para reducir los tiempos de preparación: sistemas de sujeción rápida, sistemas de cambio rápido, soluciones de adaptación y sistemas que detecten automáticamente la herramienta que se acaba de montar. Todos ellos pueden aumentar la disponibilidad y, al mismo tiempo, flexibilizar la producción. Esto es válido igualmente para el moldeo por inyección de plástico y caucho, por ejemplo, ya que los fabricantes de máquinas para caucho también han mejorado recientemente la flexibilidad de sus equipos para cambiar pedidos, aumentado así el grado de automatización y la transparencia en los procesos de fabricación.
El objetivo de muchos procesadores de plásticos es una producción de residuos cero sin desperdiciar materias primas de gran valor. Numerosos sistemas contribuyen a ello. En la extrusión, por ejemplo, la producción sin borde para el corte y la optimización automática de la tolerancia de espesor de láminas, placas y perfiles de plástico o de juntas de caucho, reducen los residuos al mínimo necesario. Asimismo, existen estrategias para optimizar la fabricación de productos objetivo con la ayuda de herramientas digitales, acelerar el proceso de producción mediante simulaciones y prevenir la fabricación de productos defectuosos durante el proceso en curso gracias al análisis de los datos actuales operativos y de proceso. Cuando en el moldeo por inyección los desechos ya pueden ser identificados durante el proceso de formación, se utilizan una variedad de estrategias para la separación de desechos que se basan en criterios de calidad medidos en el proceso o determinados automáticamente.
Cada vez se utilizan más sistemas ópticos, como las cámaras fotográficas, en los cuales el éxito de la producción se evalúa únicamente a partir de la pieza acabada. La conexión en red de los sistemas de medición y evaluación con la ayuda de sistemas informáticos apropiados tiene por objetivo ofrecer una garantía de calidad más completa.
Construcción ligera: el punto fuerte de la K por excelencia
Incluso después de décadas de intensa investigación científica e industrial, la construcción ligera sigue siendo considerada como un factor esencial para reducir el consumo de energía y combustible en el ámbito de la movilidad. Ingenieros mecánicos, fabricantes de plásticos y de agentes de refuerzo, institutos y procesadores de plásticos se afanan por estabilizar y establecer a gran escala procesos de producción para la producción en masa de componentes ligeros, en particular para automóviles, aviones y algunas aplicaciones industriales.
Particularmente en el ámbito de la técnica de reacción y de moldeo por inyección, innumerables y casi infinitas combinaciones de procesos especiales allanan el camino por ejemplo hacia procesos idóneos para la producción en serie de componentes ligeros. Pese a que en todo el mundo se celebran eventos especiales acerca de la construcción ligera o de los plásticos reforzados con fibras, en ningún otro lugar del mundo como en la K de Düsseldorf se pueden ver tantas formas de producir con tal fiabilidad y rapidez componentes optimizados en cuanto al peso a partir de fibras de refuerzo y de una matriz de plástico.
Los híbridos metal-plástico y cualquier forma de combinación de fibras y matrices plásticas se volverán a exhibir en 2019. Las matrices termoplásticas, duroplásticas, biológicas y poliuretánicas se combinan con vidrio, carbono, otras fibras sintéticas o naturales para satisfacer las necesidades y requisitos actuales de muchas aplicaciones. Las células de fabricación para componentes ligeros generalmente involucran a muchos socios de la cadena de valor, desde las fibras de refuerzo y manipulación automática de materiales de refuerzo flexibles hasta las máquinas y herramientas para el proceso a menudo de varias etapas. En el caso de los materiales, siempre se plantean nuevos requisitos en cuanto a la resistencia al fuego de los materiales de matriz utilizados, todavía a partir de la adhesión de la fibra y la matriz, debido a las mayores propiedades mecánicas y a la mejor fluidez.
Complemento de los procesos de fabricación establecidos gracias a la fabricación aditiva
La fabricación aditiva de piezas de plástico se ha vuelto cada vez más atractiva debido a la aceleración de los procesos de fabricación generativa, la caída de los costes de ingeniería de plantas y los procesos cada vez más controlables. Desde hace mucho tiempo, las posibilidades de fabricación sirven no solo para la producción de prototipos, sino también cada vez más para la fabricación de piezas de serie hechas a partir de plásticos en serie. Las piezas impresas a partir de termoplásticos o fotopolímeros, así como las piezas solidificadas a partir de polvos o soluciones, encuentran clientes tanto en el consumo como en la industria. Permiten la individualización de productos plásticos en la producción sin herramientas y en tamaños de ‘lote 1’ (término utilizado en la industria alemana. Se habla del tamaño de lote 1 cuando una empresa está en condiciones de fabricar productos individualmente para cada cliente sin incurrir en altos costes al cambiar la máquina).
Asimismo, existe una interrelación entre la fabricación aditiva y los procesos tradicionales en serie del procesamiento de plásticos. Por lo tanto, los insertos y elementos generados genéricamente se encuentran en herramientas para el moldeo por inyección, la extrusión, el moldeo por soplado y termoformado, y las piezas funcionales «impresas» funcionan, por ejemplo, como pinzas y dispositivos en la tecnología de la automatización.
Además de la manipulación automatizada de piezas moldeadas en las ‘máquinas base’, el uso de robots de colaboración también ha aumentado notablemente, particularmente en los procesos complementarios o clave de los pasos siguientes a la transformación de los plásticos. Atenúan la carga del personal de producción y permiten un diseño de producción más flexible.
Conceptos operativos para la electrónica de consumo y maquinaria industrial cada vez más cerca
En los últimos años, las nuevas posibilidades que ofrece la tecnología de la información también se han hecho evidentes en los sistemas de control de las modernas máquinas para plásticos. Las teclas, botones e interruptores convencionales han dado paso a interfaces de usuario multitáctiles y/o elementos centrales de control múltiple, tal y como son habituales en teléfonos móviles, consolas de videojuegos y vehículos modernos. Estas nuevas interfaces hombre-máquina hacen más intuitivo el manejo de las máquinas de procesamiento, trasladando a la vez la lógica que resulta familiar de los smartphones, iPads y tablets a las tareas de control industriales. En vista de la gran cantidad de personal de producción semicualificado, los fabricantes de máquinas y procesadores de plásticos ven una oportunidad para vincular a la industria de procesamiento de plásticos a nuevos trabajadores con ayuda de controladores fáciles de manejar y que así descubran su perspectiva personal en una industria moderna, en crecimiento y con un futuro prometedor.
Los fabricantes de máquinas siguen el mismo enfoque con cada vez más sistemas de asistencia en los controladores de las máquinas para plásticos. Por un lado, estos controladores deben proporcionar a los expertos un profundo conocimiento del proceso con información del contexto, detalles y datos de materiales y apoyarlos en la optimización, y por otro lado, deben facilitar los primeros pasos en el manejo de las máquinas para plásticos. Esto último es particularmente interesante para los procesadores de plásticos que tienen que trabajar sin personal cualificado.
Los modernos sistemas operativos de las máquinas para plásticos son también un claro ejemplo del alto grado de integración de funciones que solo los plásticos pueden lograr: estas láminas táctiles de alta tecnología se fabrican mediante una combinación altamente integrada de tecnología de sensores, electrónica y procesamiento de plásticos. Al igual que las pantallas electrónicas se han convertido en nuestras inseparables compañeras, resulta imposible imaginar muchos productos de alta tecnología de la vida moderna sin una producción de alta tecnología basada en materiales de alta tecnología. De este modo, la K 2019 también se hará eco de la fabricación eficaz y eficiente en recursos a la hora de fabricar nuevos productos, sin dejar de lado las soluciones para los desafíos ecológicos asociados con el uso de los plásticos.
