Los materiales reciclados en la práctica  Cuando el plástico reciclado se convierte en una ventaja

Formary desarrolló un componente fabricado con ABS reciclado para un fabricante de sistemas de almacenamiento de energía. Este ejemplo demuestra que, cuando la aplicación, el diseño y el proceso se complementan, los materiales reciclados pueden ser mucho más que un simple sustituto sostenible. 

En el sector del procesamiento de plásticos, los materiales reciclados son objeto de debate principalmente por su precio. Se consideran una alternativa sostenible a la materia prima virgen, pero no es raro que su adquisición resulte más cara, que su disponibilidad sea más variable o que su procesamiento sea más complejo. Esto plantea un conflicto de objetivos para muchas empresas: se pretende aumentar la proporción de material reciclado, pero la rentabilidad debe ser la adecuada.

Sin embargo, desde el punto de vista de la fabricación, este enfoque se queda corto. Lo decisivo no es únicamente cuánto cuesta un kilogramo de plástico reciclado. Por el contrario, hay que tener en cuenta el rendimiento del componente acabado, cómo se fabrica y qué costes se generan a lo largo de las fases de diseño, producción, montaje, manipulación y funcionamiento.

Es precisamente aquí donde el plástico reciclado puede demostrar sus puntos fuertes. Y es que los materiales reciclados no son solo un material sustitutivo. Si se utilizan correctamente, son el punto de partida para replantearse los componentes de forma integral y, con ello, cuestionar los materiales, los procesos y el diseño. El resultado pueden ser soluciones más ligeras, más funcionales, más rentables y más sostenibles.

Esto es lo que deben tener en cuenta los transformadores a la hora de utilizar materiales reciclados

Los materiales reciclados se diferencian de los vírgenes en su procesamiento. Dependiendo de su origen, lote y tratamiento, pueden variar el color, la fluidez, las propiedades mecánicas o la calidad de la superficie. Precisamente en el termoformado, es decir, en el embutido profundo de plásticos, esto repercute directamente en la calidad de las piezas.

Si las propiedades del material varían, el diseño, el utillaje y el proceso deben adaptarse a ello. Por ejemplo, en el caso de los materiales reciclados, los radios demasiado pequeños, los altos grados de conformado o las superficies visibles muy exigentes pueden provocar más rápidamente adelgazamientos, burbujas, defectos superficiales o un mayor porcentaje de desechos.

Las burbujas y los defectos superficiales en los componentes fabricados con plástico reciclado suelen deberse a inclusiones de humedad, impurezas en el material (manchas) o productos de descomposición volátiles. Estos defectos empeoran drásticamente el aspecto y la resistencia.

Esto no significa que los plásticos reciclados no sean adecuados. Solo significa que hay que tenerlos en cuenta desde el principio del proceso de desarrollo.

El precio por kilo no es determinante para la rentabilidad

Quien compara los materiales reciclados únicamente con los nuevos suele basarse en un criterio erróneo. El precio del material es importante, pero no es el único factor que determina si un componente resulta rentable. 

En la producción también hay otras cuestiones que hay que tener en cuenta:

• ¿Se puede aligerar el componente?
• ¿Se puede fabricar de forma más sencilla?
• ¿Es posible reducir los costes de las herramientas?
• ¿Será más fácil el montaje?
• ¿Mejoran las características técnicas, como el aislamiento, el peso o la manejabilidad?
• ¿Es posible acortar los plazos de entrega gracias a la disponibilidad de un proceso adecuado o de un socio de fabricación regional?

Quien considere los materiales reciclados únicamente como un sustituto directo de los nuevos, está desperdiciando oportunidades. Y es que pueden servir de punto de partida para replantearse los materiales, los procesos y el diseño, y así desarrollar soluciones no solo más sostenibles, sino a menudo también más rentables.

Carcasa de la batería fabricada con ABS reciclado al 100 %

Un proyecto de Formary en colaboración con Naext, un fabricante alemán de sistemas sostenibles de almacenamiento de energía, pone de manifiesto el enorme potencial que esto puede tener. La empresa utiliza baterías de segunda vida procedentes de vehículos eléctricos, las reacondiciona técnicamente y las reutiliza en sistemas de almacenamiento estacionarios. Su objetivo es alargar la vida útil de los recursos existentes y contribuir a la transición energética.

Sin embargo, en el proyecto se puso de manifiesto una inconsistencia fundamental: las cubiertas protectoras de los sistemas de baterías utilizadas estaban fabricadas originalmente con aluminio primario. Desde el punto de vista funcional, el material cumplía su propósito, pero era pesado, relativamente caro y su fabricación requería un gran consumo de energía. Por lo tanto, un componente esencial del sistema entraba en contradicción con el objetivo de sostenibilidad del producto.

El objetivo era desarrollar una alternativa que cumpliera varios requisitos a la vez:

• Protección contra el contacto con partes bajo tensión
• Protección contra el polvo y los factores ambientales
• altas propiedades aislantes
• peso reducido
• plazos de desarrollo cortos
• y el uso de un material más sostenible

La solución: un sistema de termoformado de dos piezas fabricado al 100 % con ABS reciclado.

De un componente de aluminio a una solución de plástico reciclado

El motivo que dio origen al proyecto fue el deseo de utilizar material reciclado y, de este modo, aplicar de forma coherente los principios de sostenibilidad. Esto llevó a una reevaluación profunda: ¿es el aluminio realmente el material adecuado? La respuesta fue un rotundo «no». El cambio de material, del aluminio al plástico, fue solo una parte del reto.

Formary desarrolló, en colaboración con Naext, una solución de carcasa totalmente nueva y sustituyó sistemáticamente el aluminio (izquierda) por ABS reciclado (derecha). El diseño se concibió específicamente para que:

• La tapa y la parte inferior pueden fabricarse con una herramienta combinada

• solo se necesita una herramienta

• Reducir los plazos de producción y los costes de inversión

Fuente: www.formary.de

Lo decisivo fue replantearse el componente desde el punto de vista de la tecnología de fabricación. En colaboración con Naext, Formary desarrolló una solución de carcasa embutida fabricada con ABS reciclado, en la que la tapa y la parte inferior pueden fabricarse con un molde combinado, también denominado «molde de uso múltiple». De este modo, solo se necesitó un molde, lo que redujo los costes de inversión y los gastos de producción.

El resultado fue una solución apta para la producción en serie, fabricada con plástico reciclado, que ofrecía varias ventajas: menor peso, mejores propiedades aislantes, mayor facilidad de manejo, menor consumo energético en la fabricación y menores costes. Al mismo tiempo, el proyecto se pudo llevar a cabo rápidamente a pesar de los ajustados plazos, entre otras cosas gracias a un socio de producción regional de la red Formary.

El material reciclado no implica necesariamente una merma de calidad

El uso de plástico reciclado suele asociarse a una serie de limitaciones. Sin embargo, este proyecto muestra una realidad diferente. La apuesta por utilizar material reciclado supuso un cambio total del aluminio al plástico, con claras ventajas. El material reciclado no tenía nada que envidiar al ABS virgen y complementaba las ventajas técnicas con un valor añadido ecológico.

Es fundamental no esperar hasta el final del proceso de desarrollo para considerar el material reciclado como una alternativa. Quien analice desde el principio qué propiedades necesita realmente el componente, qué material y qué proceso son los adecuados y cómo debe diseñarse la herramienta, podrá aprovechar mucho mejor su potencial. En este proceso, puede resultar que no solo tenga sentido utilizar material reciclado en lugar de material virgen, sino también un enfoque material completamente diferente.

Por supuesto, siguen existiendo retos. Los materiales reciclados pueden presentar menos uniformidad en cuanto a color, superficie y comportamiento de procesamiento que los materiales vírgenes. Por ello, en el caso de piezas visibles de alto brillo, especificaciones de color muy estrictas o aplicaciones mecánicas especialmente exigentes, es necesario comprobar minuciosamente si el material reciclado es adecuado o si resulta más conveniente recurrir a conceptos de materiales híbridos.

Conclusión: los materiales reciclados son una cuestión de ingeniería

Las nuevas normativas y leyes aumentan la presión para que los productos de plástico se diseñen de forma más sostenible y se utilicen en mayor medida materiales reciclados. Sin embargo, su éxito en la práctica industrial no depende únicamente de las compras, sino también del desarrollo.

Quien tiene en cuenta desde el principio los plásticos reciclados, replantea el diseño de los componentes y, al hacerlo, puede encontrar soluciones más ligeras, más funcionales, de disponibilidad más rápida y que ahorran recursos. Para ello se necesita un amplio conocimiento de los materiales y competencia en materia de fabricación. Por eso, los materiales reciclados no son una cuestión que se limite únicamente a la sostenibilidad. Son una cuestión de ingeniería.