Esta nueva técnica de soldadura promete revolucionar el modo en que se fabrican los coches

¿Cómo podríamos unir metal y plástico? Hasta ahora, el único modo viable ha sido mediante el uso de adhesivos o fijadores mecánicos. Pero un grupo de científicos de la Universidad de Michigan va a cambiar eso.

En concreto, el proyecto ha sido dirigido por el profesor de Ingeniería Mecánica y director del Laboratorio de Estructuras Soldadas de la mencionada universidad Pingsha Dong, en colaboración con dos estudiantes de doctorado en arquitectura naval e ingeniería marina, Abdul Khan y Yuning Zhang.

«Los modelos informáticos nos muestran que podemos hacer que las estructuras de automóviles y camiones ligeros sean hasta un 40 % más livianas»

Ambos han patentado el primer método viable para soldar plástico y metal, además de analizar el proceso que podría permitir imprimir en 3D aluminio sobre acero. Ambos suponen todo un hallazgo para el futuro de la industria automotriz.

Soldar metal y plástico

La investigación, de la cual se ha informado en el Journal of Manufacturing Processes, consiste en soldar plástico a metal mediante una técnica recién desarrollada.

Dicha técnica consiste en que una tira delgada de una película de nailon-6 (PA6) proporciona el oxígeno necesario para forzar la formación de una interfaz agradable y conectada entre el metal y el plástico

La soldadura consiste en crear enlaces entre dos materiales a nivel molecular, por lo que unir materiales muy diferentes entre sí es muy complicado o incluso imposible.

Vídeo demostrativo de la nueva técnica de soldadura e impresión 3D desarrollada por los investigadores de la Universidad de Michigan.

Sin embargo, este nuevo método ha encontrado que, con la combinación correcta de calor y presión en las áreas adecuadas, es posible hacer que el carbono y el oxígeno del plástico se unan al metal.

Para ello, el equipo de Dong ha utilizado una máquina comercial similar a una prensa de taladro con cabezal giratorio cilíndrico. Este cabezal se coloca sobre los materiales, situando el plástico bajo el metal. Al presionar y crearse calor, es posible unir ambos materiales por puntos o mediante soldadura lineal.

Además, este sistema permite crear soldaduras entre cualquier metal y plástico. La clave está en calcular el punto óptimo de temperatura y presión, informa el equipo de investigadores.

Acero y aluminio

El estudio también informa de los hallazgos realizados en la combinación de acero y aluminio mediante soldaduras, así como la impresión económica en 3D de aleaciones de este último sobre acero.

Hasta ahora, los resultados habían sido insatisfactorios al generarse compuestos frágiles. Sin embargo, el nuevo método utiliza un método también basado en la presión y la temperatura para buscar nuevas formas de combinar la ligereza del aluminio con la alta resistencia del acero.

Cómo influye esto en la industria del automóvil

La principal ventaja de la soldadura entre metal y plástico es que será posible reducir el peso de las estructuras de automóviles, uno de los principales lastres de la industria en la actualidad.

De hecho, el profesor Dong afirma que «los modelos informáticos nos muestran que podemos hacer que las estructuras de automóviles y camiones ligeros sean hasta un 40 % más livianas construyéndolas con una combinación de metales y plásticos».

Dong señala que «un peso más ligero trae una variedad de ventajas, principalmente una mayor eficiencia», explicando a continuación que «los vehículos a gasolina podrían ver una mejor economía de combustible, mientras que los vehículos eléctricos pueden tener más alcance».

«Los vehículos con estructuras multimateriales también pueden conducirse mejor y ofrecer mayor seguridad», amplía Dong.

Reducir los costes de fabricación y mejorar el reciclaje

El nuevo sistema de soldadura también tiene potencial para reducir los costes de fabricación, ya que abre la puerta a posibilidades hasta ahora muy costosas o inviables.

«Tradicionalmente, el problema es que la única forma de unir metal y plástico ha sido con adhesivos o sujetadores mecánicos, lo cual es demasiado lento y costoso para todo lo que no sea vehículos especiales de bajo volumen», explica Dong.

«Los procesos que estamos desarrollando podrían cambiar eso y traer estructuras y componentes de vehículos de múltiples materiales exóticos a la corriente principal», amplía.

La fabricación de los coches eléctricos también cuenta con potencial para esta técnica, ya que se podría «mejorar el empaquetado de baterías de vehículos eléctricos», continúa Dong.

«Hoy en día, son estructuras muy difíciles de desarmar para su reparación o reciclaje. Los paquetes de baterías soldadas podrían desarmarse y ensamblarse mucho más fácilmente, y también podrían ser más livianos, más baratos de fabricar y más fáciles de mantener frescos», concluye.

Fotos: Universidad de Michigan