Fabricación aditiva en el interior de los vehículos Reposacabezas fabricados con un único material impreso

De Matthias Gutbrod 4 min Tiempo de lectura

En el marco de la estrategia circular de Vision O, Škoda Auto demuestra el potencial de la fabricación aditiva para la producción en serie. Gracias al uso de TPU de Ultrasint en una estructura alveolar, se consigue combinar requisitos mecánicos complejos, como la amortiguación y la estabilidad dimensional, en un único componente, sin tener que recurrir a soluciones compuestas convencionales.

El interior del prototipo Skoda Vision O se ha diseñado específicamente teniendo en cuenta la economía circular. El reposacabezas, fabricado mediante impresión 3D con TPU, puede reciclarse directamente al final de su ciclo de vida.(Bild:  Škoda)
El interior del prototipo Skoda Vision O se ha diseñado específicamente teniendo en cuenta la economía circular. El reposacabezas, fabricado mediante impresión 3D con TPU, puede reciclarse directamente al final de su ciclo de vida.
(Bild: Škoda)

El elemento central del reposacabezas de nuevo diseño es el Ultrasint TPU, un poliuretano termoplástico que BASF ha desarrollado específicamente para procesos de fabricación aditiva basados en lecho de polvo, como el sinterizado selectivo por láser (SLS), y que se comercializa bajo la marca Forward AM de Mass Additive Manufacturing. Para el procesador, el material ofrece la ventaja de una elevada estabilidad del proceso y un acabado superficial muy bueno de las piezas impresas.

Polímero de alto rendimiento para la fabricación aditiva en serie

En su aplicación en el Vision O, el polímero cumple todos los requisitos de comodidad y durabilidad en un sistema de materiales homogéneo. Al tratarse de un monomaterial, el componente puede enviarse directamente al reciclaje al final de su ciclo de vida, sin necesidad de separar previamente los distintos plásticos o espumas. Esto reduce considerablemente la complejidad de la cadena de gestión de residuos y contribuye a cumplir los requisitos de una mayor tasa de reciclaje en el sector de la automoción.

Integración funcional mediante estructuras alveolares graduadas

El diseño del reposacabezas aprovecha la libertad creativa que ofrece la impresión 3D para lograr una gradación funcional. La geometría de panal de abeja elegida no es estática, sino que varía su densidad a lo largo de la pieza. La estructura se abre de forma continua desde una base sólida y mecánicamente estable en la parte inferior hasta una arquitectura aireada y de poros grandes en la zona superior.

Diseño y estructura alveolar del reposacabezas del Skoda Vision O.
(Imagen: Škoda)

Este diseño constructivo da lugar a un comportamiento específico ante la deformación: la estructura abierta reacciona con precisión a las cargas de compresión y ofrece un tacto suave, similar al de un cojín. «El objetivo era crear un reposacabezas de un solo material, lo que significa reducir el número de componentes a un único material que cumpla todos los requisitos», explican los responsables del proyecto de Škoda. De este modo, se prescinde de la combinación clásica de núcleo de plástico de soporte, acolchado de espuma y funda textil.

Sostenibilidad gracias a una producción sin residuos

Además de la reciclabilidad del material, este proceso destaca por su fabricación eficiente en el uso de recursos. El proceso de impresión de Ultrasint TPU está diseñado como una producción sin residuos. El polvo no consumido en el espacio de construcción puede reutilizarse en trabajos de impresión posteriores, lo que aumenta la eficiencia del material en comparación con los procesos sustractivos o el moldeo por inyección clásico, con sus pérdidas por bebedero.

Karsten Schnake, miembro del Consejo de Administración responsable de aprovisionamiento en Škoda Auto, destaca la importancia de este enfoque integral: «Analizamos minuciosamente cómo se adquieren, fabrican, embalan y transportan los componentes. Con el Vision O hemos trabajado en un sistema de ciclo cerrado que minimiza el impacto medioambiental». Esta estrategia demuestra que la fabricación aditiva y los materiales de TPU son elementos fundamentales para cumplir con las futuras exigencias normativas, como el Reglamento sobre vehículos al final de su vida útil (ELV).

Las fundas de los asientos se fabrican en una sola pieza mediante tejido de punto plano con diferentes texturas. Esto permite un ajuste óptimo. Se utiliza poliéster 100 % reciclado.
(Imagen: Škoda)

En cuanto a las fundas de los asientos, el fabricante de automóviles también apuesta por nuevas técnicas de fabricación: los materiales se producen en una sola pieza como tejido de punto plano con diferentes estructuras integradas. Esto permite un ajuste óptimo y, al mismo tiempo, aumenta la durabilidad. Se utiliza poliéster 100 % reciclado (Rec PES), obtenido a partir de botellas de PET recicladas. El proceso consiste en limpiar, triturar y fundir el material reciclado para convertirlo en hilos, que posteriormente se tejen para formar tejidos.

Fabricación convencional frente al enfoque monomaterial

Tradicionalmente, los reposacabezas en la industria automovilística son conjuntos muy complejos, compuestos por una gran variedad de materiales diferentes. El nuevo desarrollo de Škoda rompe con estas estructuras de fabricación convencionales para optimizar tanto la producción como el posterior reciclaje.

Por lo general, un reposacabezas se compone de una estructura base moldeada por inyección de plástico duro (por ejemplo, PA o ABS), un núcleo acolchado de espuma de poliuretano (PUR) y una funda de tejido o cuero. Esta estructura multimaterial requiere procesos en varias etapas: moldeo por inyección de la base, espumado del núcleo y, posteriormente, revestimiento. Además, el reciclaje resulta complejo: al final de su ciclo de vida, estos componentes, que están firmemente unidos entre sí, solo pueden separarse con gran esfuerzo, lo que dificulta su reciclaje.

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Por el contrario, en el Vision O, Škoda reduce el número de componentes a un único material. La fabricación aditiva permite reproducir las propiedades mecánicas que, de otro modo, se conseguirían mediante diferentes materiales (núcleo duro, espuma blanda), utilizando únicamente la geometría de una estructura alveolar impresa en 3D.

Con este avance tecnológico, la Vision O demuestra que la industria del plástico se encuentra ante una transformación: pasar del montaje, dependiente de utillajes, de componentes híbridos complejos a una fabricación con funciones integradas en una sola pieza.