Notas
 
Instituto Mexicano del Transporte
Publicación bimestral de divulgación externa

NOTAS núm. 15, marzo-abril 1994, artículo 2
Dificultades y oportunidades en el desarrollo de materiales para la industria automotriz
 

Existen tres factores principales que impulsan el desarrollo tecnológico en la industria automotriz: el gusto o las necesidades del consumidor, las normas o los reglamentos del gobierno o la autoridad y las presiones de competencia en el mercado. Los principales aspectos que propician el desarrollo y empleo de nuevas tecnologías son los siguientes:

  • Costo;
  • Duración y Calidad;
  • Seguridad;
  • Consumo de Combustible;
  • Emisiones;
  • Estilo;
  • Desempeño (Performance);
  • Manejo, Comodidad y Maniobrabilidad, y
  • Reciclaje.

La prioridad otorgada a cada uno de estos aspectos es de acuerdo a diferentes circunstancias de índole política, económica, social o cultural. Por ejemplo, la reducción en el consumo de combustible tomó particular interés desde la mitad de la década de los años 70 y continúa siendo un factor importante en estos momentos. En la figura 1 se muestra la gráfica del Rendimiento Mínimo Vehicular calculado como el promedio de las normas fijadas a las Empresas Automotrices por el Gobierno de los Estados Unidos desde 1978 hasta 1993 (línea sólida), incluida la proyección de lo que espera autorice para el año 2000 (línea punteada). A pesar de que esta última proyección se encuentra en debate en el Congreso de los Estados Unidos y por lo tanto la tendencia pudiera variar, no existe duda sobre el hecho de que los valores promedio mínimos se incrementarán en el futuro debido a la creciente presión para reducir el consumo energético.




La manera obvia para reducir el consumo de combustible es reducir el peso del automóvil; sin embargo, los dispositivos anticontaminantes y de protección lateral, cuyo empleo se estáreglamentando, producen un incremento en el peso del vehículo de aproximadamente 57 kilogramos. Como regla general, una reducción del 10% en el peso representa un ahorro del 5.5% en el combustible; o bien, una reducción en 91 kilogramos representa un aumento en el rendimiento de una milla por galón.

Para que la industria automotriz pueda cumplir los objetivos propuestos por las autoridades en materia de ahorro de energía, es necesario impulsar el desarrollo y uso de materiales ligeros. Dentro de los avances alcanzados, se cuentan los compuestos de matriz metálica (conocidos como MMC por sus iniciales en inglés) cuyas características son muy atractivas para esta industria. En particular, el aluminio con refuerzo discontinuo (DRA) es un compuesto cuyas propiedades mecánicas le permiten sustituir con ventaja al acero en algunas aplicaciones.

Actualmente, el costo de una pieza típica fabricada con DRA es mayor que si se construyera en acero. Sin embargo, resulta interesante analizar el porcentaje de contribución de la materia prima, el conformado y el maquinado, respecto del costo total del producto (ver figura 2). De la comparación anterior, se observa que para el acero, la contribución mayor en el costo estáen el conformado, mientras que en el DRA estáen la materia prima.




En este caso, si se desea disminuir el costo de la pieza de acero, es necesario buscar procesos que disminuyan el costo del conformado. Otra alternativa es desarrollar aceros que permitan reducir espesores o tamaños sin demérito de sus propiedades y que indirectamente aminoren el costo de conformado. A pesar de que se están llevando a cabo estudios para mejorar los procesos y las maquinarias, no hay evidencia clara sobre avances hacia una reducción significativa en el costo de las piezas de acero. El mayor logro alcanzado hasta el momento en este campo para la industria automotriz, es el desarrollo de aceros de ultra bajo carbono y microaleados, los cuales representan beneficios en la reducción de peso o en el incremento de calidad.

Por otro lado, las piezas fabricadas con DRA, tienen su mayor contribución en el costo de la materia prima. Debido a que este es un material relativamente nuevo y su comercialización no se ha explotado totalmente, se estima que en el futuro su costo se reduciráde tal manera que resulte más económico que el acero. Para lograr esto seránecesario continuar los estudios relativos a la fabricación de la materia prima, el procesamiento del material, la caracterizaci&o;acute;n del producto terminado y el desarrollo de aplicaciones. En la industria automotriz se ha encontrado que el DRA tiene posibilidades muy amplias en la fabricación de discos de freno, flechas de transmisión, pistones y monoblocks.

Las dificultades presentadas por los nuevos materiales para ser utilizados en una industria como la automotriz, son fundamentalmente las siguientes:

1. El alto costo de la materia prima.

2. La falta de información técnica sobre el comportamiento del material ante condiciones de fatiga, fluencia, desgaste o corrosión.

3. La falta de información cuantitativa sobre rendimiento de herramientas que afectan directamente los costos de fabricación.

La industria automotriz es una actividad altamente competitiva y, por lo tanto, muy sensible a los cambios en los precios. Un nuevo material deberáser estudiado y caracterizado totalmente antes de ser considerado por esta industria ya que requiere de una garantía sobre su comportamiento durante su vida útil.

Todo esto necesita de cuantiosas inversiones en investigación y, debido a la existencia de gran variedad de nuevos materiales, resulta difícil tomar una decisión sobre el tipo de desarrollo en el cual se debe trabajar. Lo anterior explica por qué la industria normalmente no reacciona rápidamente ante la aparición de nuevos materiales y, a su vez, por qué estos son normalmente más caros. Por lo tanto, un país como México deberáproceder de manera prudente en la asimilación de la nueva tecnología. Las posibilidades de desarrollo de esta industria en el país son grandes y existen oportunidades para que las áreas de investigación de alta tecnología en materiales encuentren aplicaciones comerciales. Los recursos humanos y materiales disponibles ofrecen una infraestructura básica a partir de la cual se considera factible sustentar un rápido desarrollo.


Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo., Jefe de la División de Conceración Industrial del IMT

 


 

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA.

1. J. E. Allison and J. W. Jones, "Fundamentals of Discontinously Reinforced MMCs", ed. S. Suresh, A. Mortensen, and A. Needleman (Guildford, U.K.: Butterworth-Heinemann, 1993).

2. F. Folgar, J. E. Widriga and J. W. Hunt, "Design, Fabrication and Performance of Fiber FP/Metal Matrix Composite Connecting Rods", SAE Paper 870406 (Warrendale, PA: SAE, 1987).

3. W. Hoover, "Metal Matrix Composite-Processing, Microstructures and Properties", 12th Riso International Symposium, ed. N. Hansen et al. (Roskilde, Denmark: Riso, 1991), pp 387-392.

4. A. M. Urquhart, "Advanced Materials and Processes", (July 1991), pp 25-29.

5. W. H. Hunt, C. R. Cook and R. R. Sawtell, "Cost-Effective High Performance P/M Aluminium Matrix Composites for Automotive Applications", SAE Paper 910834 (Warrendale, PA: SAE, 1983).

6. P. F McGuire, "Machine Design" (April 1992), pp. 71-74.

7. J. Dinwoodie, "Automotive Applications for MMCs Based on Short Staple Alumina Fibers", SAE Paper 870437 (Warrendale,PA: SAE, 1987).

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