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La experiencia de CIDETEC Surface Engineering con composites 3R permitirá desarrollar una estrategia de fabricación ecoeficiente.

 

CIDETEC Surface Engineering lleva casi una década desarrollando la tecnología 3R -reprocesable, reparable y reciclable-. Las altas prestaciones que ofrece este composite lo hacen adecuado para un sector con altos requisitos como el aeronáutico, en el que resulta indispensable certificar los estándares de producción. Ante la complejidad de integrar los distintos componentes que forman parte del proceso de fabricación, la tecnología se vuelve en una buena aliada.

El proyecto GENEX desarrollará un nuevo marco integral de gemelos digitales basado en modelos computacionales mejorados, que incorporarán el conocimiento interdisciplinar de los componentes de las aeronaves con los procesos de fabricación y reparación. De este modo, se pretende obtener una producción optimizada de piezas de composites, habilitar el funcionamiento continuo de las aeronaves y mejorar los procesos de reparación de composites con el fin de garantizar la seguridad.

Se implementará un nuevo marco de gemelos digitales en una plataforma IIoT común que integre los modelos desarrollados y los datos adquiridos, proporcionando un flujo de datos bidireccional y habilitando la implementación de una metodología de gestión de datos holística y global para crear, capturar, compartir y volver a utilizar de forma adecuada a lo largo de todo el ciclo de vida de las aeronaves los conocimientos adquiridos.

La unidad Polímeros y Composites de CIDETEC trabajará en el proyecto GENEX con el objetivo de utilizar su propia tecnología 3R patentada para desarrollar una nueva resina termoestable (denominada como resina 3R) con Tg personalizada. Esta resina, con sensores de fibra óptica (FOS) integrados, se utilizará en procesos de impregnación avanzados para la fabricación de cintas de composites reforzados con fibra de carbono. Este desarrollo permitirá elaborar una estrategia de fabricación que respalde a la fabricación ecoeficiente de nuevas piezas basadas en composite para el sector aeronáutico.

El proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte Europa de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención nº 101056822.

El programa televisivo realizó un experimento con el material autorreparable del centro.

CIDETEC Suarface Engineering acudió el pasado 27 de septiembre a El Hormiguero, popular programa de Antena 3 que se emite en prime time. Unas piezas realizadas con polímeros autorreparables y desarrolladas por CIDETEC fueron las protagonistas de la sección de ciencia dirigida por Marron, donde se realizó un experimento ante la atenta mirada de la actriz internacional Jaimie Lee Curtis.

El material -considerado como 3R por su capacidad de reparación, reprocesabilidad y reciclabilidad-, recupera completamente su resistencia inicial tras 24 horas. En dos horas obtiene el 80% de su resistencia, pero incluso en cuestión de segundos el agarre que hay entre las dos partes cortadas y reparadas es muy significativo, como se pudo comprobar en el programa dirigido por Pablo Motos.

El proyecto AIRPOXY surgió en 2018 con el objetivo de abordar una serie de retos vinculados a mantener el liderazgo de la industria aeronáutica europea que contemplen aspectos como el uso de materiales sostenibles, cero residuos, multifuncionalidad o eficiencia en la producción.

Finalizado el 31 de agosto de este año, AIRPOXY ha avanzado de TRL3 (prueba de concepto) a TRL 5 (validación en entorno industrial) en el desarrollo de una nueva familia de composites termoestables 3R (resinas termoestables reforzadas con fibra de altas prestaciones, Reprocesables, Reparables y Reciclables) basadas en enlaces dinámicos. Los objetivos principales eran la creación de una nueva familia de resinas 3R adaptadas para aeronáutica, la reducción costes/tiempos actuales de fabricación y el aumento de la robustez de uniones adhesivas. De este modo, los nuevos materiales compuestos contribuirán a la transformación sostenible de la industria aeronáutica europea.

CIDETEC patentó la tecnología 3R en 2014 y con este proyecto ha perseguido la adaptación de las propiedades de las resinas dinámicas para poder cumplir con los exigentes requisitos del sector aeronáutico.

El consorcio, liderado por CIDETEC Surface Engineering, ha estado formado por Leibniz- Institut für Verbundwerkstoffe, Coexpair, EURECAT, ÉireComposites, IDEC, Sonaca, Universidad de Ioannina, Altair, Arttic y la Asociación Española de Normalización UNE, en total once socios de seis países europeos.

El proyecto SURPASS establecerá la transición a materiales poliméricos más seguros, sostenibles y reciclables para los sectores de la construcción, el transporte y el embalaje.

 

Los residuos plásticos se acumulan en el planeta a un ritmo alarmante, provocando la contaminación del aire, el suelo y el agua debido a las sustancias tóxicas y las emisiones de gases de efecto invernadero. El proyecto SURPASS surge para liderar la transición hacia un diseño más seguro, sostenible y reciclable (SSRbD por sus siglas en inglés) de materiales poliméricos y se dirige a tres sectores específicos que representan el 70% de la demanda europea de plástico: embalaje, construcción y transporte.

SURPASS, proyecto financiado por la UE y que cuenta con un presupuesto total de 4,98 millones de euros, desarrollará alternativas SSRbD sin aditivos potencialmente peligrosos mediante estudios de casos industrialmente relevantes. CIDETEC Surface Engineering, a través de la tecnología 3R (reparable, reciclable y reprocesable), formulará y creará compuestos epoxi reciclables y sostenibles que, sobre todo, mostrarán una mejor resistencia al fuego y se podrán emplear en sectores de altas exigencias como la ferroviaria.

Además, se diseñará un sistema de valoración, en base a un conjunto de parámetros específicos, una valoración de riesgos y una evaluación sanitaria, medioambiental y económica, que servirá de guía a formuladores y fabricantes de materiales y encargados del reciclado para que desde un principio, se diseñen materiales poliméricos SSRbD.

De este modo, se espera dar respuesta a un problema estructural cambiando la tendencia actual desde el diseño y evitar que, tal y como ocurre en la actualidad, el 70% de los residuos plásticos recogidos en Europa sigan siendo eliminados en vertederos o incineradoras, con las consecuencias adversas que esto genera para la salud pública y el medio ambiente.

SURPASS, enmarcado dentro del Programa de Investigación e Innovación Horizon Europe 2021, comenzó el pasado mes de junio y tendrá una duración de 42 meses, participando un total de 13 socios bajo la coordinación del CEA francés.

El proyecto MC4, en el que participa CIDETEC Surface Engineering, establecerá procesos para alcanzar una reciclabilidad del 60% en estos materiales y fortalecer la posición de Europa en su cadena de valor.

 

MC4 (Multi-level Circular Process Chain for Carbon and Glass Fibre Composites), proyecto europeo que cuenta con la participación de CIDETEC Surface Engineering, surge con el objetivo de acercar la circularidad a compuestos de fibra de carbono y vidrio. Durante el proceso de producción de estos materiales, esenciales en numerosas aplicaciones técnicas por ser ligeras y ofrecer altas prestaciones, se desperdicia hasta el 40% del producto y, tras una vida útil de 15 a 30 años, el 98% del material se desecha sin esperanza de ser reciclado. Anualmente se emplean 110.000 toneladas de componentes compuestos de fibra de carbono y 4,5 millones de toneladas de compuestos de fibra de vidrio, por lo que resulta esencial abordar soluciones que reduzcan el impacto ambiental que generan.

Sin dejar de lado estas cuestiones medioambientales, es necesario mejorar la actual posición competitiva de Europa en estas cadenas de valor, actualmente con un alto grado de dependencia de fuentes extranjeras. El 80% de la fabricación de carbono y fibra de vidrio se realiza fuera de Europa, mientras que cuando la fabricación se realiza dentro de la frontera comunitaria, las tecnologías a menudo pertenecen a países extranjeros.

Para ofrecer soluciones de reciclabilidad y competitividad, MC4 ofrecerá medidas de investigación e innovación mediante:

– El establecimiento de un proceso circular de varios niveles para los compuestos de carbono y fibra de vidrio, con procesos desarrollados para un impacto a corto y largo plazo en la industria.

–  El desarrollo de procesos económicamente realistas que se adapten a las especificidades de las dos cadenas de valor.

–  Ofrecer a la industria europea los medios para dominar y poseer sus propios procesos de fabricación patentados de materiales reciclados.

Concretamente, el proyecto MC4 basará el desarrollo de los procesos de reciclado en la separación química matriz/fibra para la fibra de carbono y en un nuevo tipo de resina para la reutilización directa del material compuesto para la fibra de vidrio. Como resultado, y con el uso de una clasificación de calidad adecuada del material reciclado, MC4 establecerá procesos para alcanzar una tasa de reciclaje del 60% y garantizará la posibilidad de utilizar adecuadamente los materiales reciclados en diferentes aplicaciones.

Para lograr sus objetivos, MC4 reúne a 15 socios que cubren todos los eslabones en la cadena de valor, como desarrolladores de procesos, productores de materiales o usuarios finales que fabrican las piezas compuestas. La asociación de las habilidades y conocimientos permitirá la creación colaborativa de un proceso circular sostenible y viable para los compuestos. MC4 finalizará en marzo de 2025.

 Fuentes:

– https://www.materialstoday.com/composite-processing/features/new-lease-of-life-for-cfrps/

– Carbon fibres: history, players and forecast to 2020, JEC Composites Publications

– https://www.statista.com/statistics/759404/worldwide-glass-fibre-demand-and-capacity/

– Carbon fibre 2020 (Knoxville, Tenn, US) Preconference seminar by Tony Roberts, AJR Consultancy