Una variedad de poliuretano permitirá construir trenes más livianos

Una variedad de poliuretano desarrollada por investigadores de Fraunhofer-Gesellschaft y otros centros especializados ha sido utilizada para la construcción de carcasas de motores diésel a aplicar en trenes, disminuyendo en un 35 por ciento el peso de las mismas con relación a las variantes tradicionales, y reduciendo además en un 30% los costes de fabricación. El nuevo material, que resulta mucho más liviano y económico que el acero o el aluminio pero que al mismo tiempo garantiza resistencia a todo tipo de presiones, presenta un amplio campo de aplicaciones a futuro en la industria ferroviaria.

En el marco de sus esfuerzos para que los trenes sean más económicos, los fabricantes y especialistas están tratando de encontrar materiales más ligeros para reemplazar a los utilizados actualmente. Sin embargo, existe un problema: los materiales más livianos tienden a no ser tan resistentes como el acero o el aluminio, por lo que no resulta tan sencillo hallar nuevas opciones.

Ahora, un grupo de investigadores de Fraunhofer-Gesellschaft parece haber hallado una alternativa capaz de utilizarse en componentes que tendrán un menor peso y, al mismo tiempo, podrán alcanzar la resistencia necesaria ante las tensiones extremas que deben superar las unidades ferroviarias. Básicamente, se trata de un tipo de poliuretano reforzado, que se integra en distintas capas.

La innovación fue difundida a través de una nota de prensa de Fraunhofer-Gesellschaft, y además se desarrolló en un artículo publicado en el medio especializado AlphaGalileo. Especialistas de Bombardier GmbH, KraussMaffei Kunststofftechnik GmbH, Bayer MaterialScience AG, DECS GmbH, DLR's Institute for Vehicle Concepts, University of Stuttgart y Karlsruhe Institute for Technology colaboraron con los investigadores de Fraunhofer-Gesellschaft.

Liviano, económico y resistente

Este poliuretano extremadamente resistente se ha aplicado para fabricar carcasas de motores diésel en trenes, las cuales se ubican debajo del compartimiento de pasajeros, o sea entre el coche y las vías. No solamente permiten proteger al motor, sino además al medio ambiente ante aceites o sustancias que puedan escaparse.

Por otro lado, en el caso de un incendio estas estructuras evitan que las llamas se propaguen, cumpliendo un papel vital en el terreno de la seguridad contra incendios en vehículos ferroviarios. Mediante el uso de este nuevo material, es posible reducir el peso de los componentes en más de un 35 por ciento, además de disminuir los costes en un 30%, todo esto sin afectar las propiedades que debe poseer la carcasa.

Los investigadores optaron por una construcción del tipo “sándwich” para asegurar la estabilidad de los componentes: el uso de fibra de vidrio permite reforzar las capas de poliuretano a modo de revestimientos exteriores, mientras que en el núcleo de la estructura se incorpora papel de panal de abeja.

El poliuretano es un plástico grueso que combina dos sustancias. Dado que puede ser adaptado para cumplir diversos requisitos, es uno de los materiales más versátiles que se utilizan en la industria. En forma de espuma es suave, empleándose por ejemplo como material para colchones; mientras que en forma compacta es fuerte y duro.

Nuevos procesos

Los investigadores incorporaron diversos aditivos en el poliuretano hasta dar con una nueva tipología, alterando la composición inicial para asegurar que se cumplan las normas de seguridad contra incendios en trenes y se pueda incrementar la resistencia. Es así que se optimizó el proceso de fabricación estándar.

Las nuevas condiciones incluyeron el desarrollo de una cámara de mezcla que permite diseñar estructuras más complejas, que se producen en cualquier tamaño deseado. La carcasa para motor diésel que se fabricó cuenta aproximadamente con 4,5 metros de longitud y más de 2 metros de ancho.

Según los especialistas, es la primera vez que se ha demostrado que es posible utilizar este proceso para la fabricación de un componente tan grande y complejo, que también cumple con los requisitos estructurales necesarios en la industria ferroviaria. Para ello, los investigadores han superado un desafío previo. <

Anteriormente, el sistema impedía determinar con precisión el espesor de las capas de poliuretano. Utilizando técnicas de tomografía computarizada lograron establecer el grosor exacto de las capas, pudiendo además usar esa información para testear la fuerza del componente y su capacidad para resistir las tensiones. Estos avances se demostraron en el marco del proyecto PURtrain, financiado por el Ministerio de Educación e Investigación de Alemania (BMBF), y futuras pruebas de campo podrían comprobar la utilidad del nuevo material para otros destinos en el marco de la industria ferroviaria.