ESTUDIO PANORÁMICO DE VIGILANCIA TECNOLOGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA: TECNOLOGÍAS DE MATERIALES COMPUESTOS EN EL SECTOR AUTOPARTISTA

ESTUDIO PANORÁMICO DE VIGILANCIA TECNOLOGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA

TECNOLOGÍAS DE MATERIALES COMPUESTOS EN EL SECTOR AUTOPARTISTA ING. HUGO TOSCO ING. ALEJANDRO RIVELLO LIC. MATIAS VÁZQUEZ

El contenido de la presente publicación es responsabilidad de sus autores y no representa la posición u opinión del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva. CIUDAD AUTÓNOMA DE BUENOS AIRES, AGOSTO DE 2016.

Estudio panorámico de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva : tecnologías de materiales compuestos en el sector autopartista / Hugo Tosco ... [et al.] ; contribuciones de Fernando Lizaso ; Pablo Fabián Paz ; dirigido por Juan Cantarella ; Villanueva Crisólogo Martín. - 1a ed . - Buenos Aires : Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, 2016. Libro digital, PDF - (Estudios panorámicos de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva) Archivo Digital: descarga y online ISBN 978-987-1632-66-4 1. Ciencia y Tecnología. 2. Estudios. 3. Autopartes. I. Tosco, Hugo II. Lizaso, Fernando, colab. III. Paz, Pablo Fabián, colab. IV. Cantarella, Juan, dir. V. Crisólogo Martín, Villanueva, dir. CDD 606

AUTORIDADES ■

Presidente de la Nación

Ing. Mauricio Macri ■

Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva

Dr. Lino Barañao ■

Secretario de Planeamiento y Políticas en Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva

Dr. Miguel Ángel Blesa ■

Subsecretario de Estudios y Prospectiva

Lic. Jorge Robbio ■

Director Nacional de Estudios

Dr. Ing. Martín Villanueva

RECONOCIMIENTOS La dirección técnica del proyecto estuvo a cargo del Mg. Juan Cantarella, gerente general de la Asociación de Fábricas Argentinas de Componentes (AFAC), y del Dr. Ing. Martín Villanueva, director nacional de Estudios del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva. La elaboración del informe estuvo a cargo del Ing. Hugo Tosco, Ing. Alejandro Rivello y del Lic. Matías Vázquez, con apoyo de los equipos técnicos de AFAC y del Programa Nacional de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Competitiva del Ministerio, y de los siguientes profesionales expertos: • Esp. Ing. Miguel Guagliano • Esp. A.E. Adriana Sánchez Rico • D.I. Fernando Lizaso • Ing. Pablo Paz Se agradece a los actores del sector gubernamental, del sistema científico-tecnológico y del sector productivo que han apoyado y participado de las distintas acciones del Programa Nacional de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Competitiva para la elaboración del presente Estudio Panorámico, contribuyendo con su invaluable conocimiento y experiencia a los múltiples contenidos del mismo. No habría sido posible elaborar este documento sin la construcción colectiva de conocimientos. Por consultas y/o sugerencias, por favor dirigirse a [email protected]

CONTENIDO 1.

Resumen ejecutivo..................................................................................................10

2.

Principales características del complejo automotor ..............................................14

2.1

Evolución y configuración .....................................................................................17

2.2

Comercio exterior ..................................................................................................24

2.3

Barreras de entrada a la incorporación de tecnologías ........................................28

2.4

Problemáticas y desafíos ......................................................................................30

3.

Importancia de los materiales compuestos para el sector automotriz .................32

3.1

El subsector de materiales compuestos ..............................................................35

3.2 Requisitos de emisiones de gases de efecto invernadero (CO 2) en los principales mercados mundiales ....................................................................................37 3.3 Estrategias tecnológicas de la industria automotriz para la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en los próximos años. ..............................38 3.3.1

Caracterización de los materiales compuestos..................................................41

3.3.2

Reseña histórica ..................................................................................................44

3.3.3

Casos de aplicación de los materiales compuestos ..........................................47

3.3.4

Autopartes que se fabrican actualmente con materiales compuestos.............50

4.

Incorporación de los materiales compuestos en la industria automotriz .............53

4.1 Decisión del empleo de materiales compuestos en la fabricación de la carrocería de un automóvil .............................................................................................53 4.2

Principales procesos..............................................................................................57

4.2.1

Enrollamiento filamentario ..................................................................................57

4.2.2

Laminación continua y pultrusión .......................................................................59

4.2.3

Moldeo por vacío e infusión ...............................................................................60

4.2.4

Moldeo por compresión en caliente ...................................................................61

4.2.5

Inyección directa y asistida por vacío .................................................................63

5.

Ejes de desarrollo y bases para la realización del estudio.....................................67

5.1

Análisis de información a partir de publicaciones científicas ..............................67

5.1.1

Materiales Compuestos con fibras de vidrio......................................................67

5.1.2

Materiales compuestos con fibras de carbono..................................................74

5.1.3

Materiales compuestos con fibras naturales .....................................................80

5.2

Análisis de información a partir de patentes de invención ..................................81

5.2.1

Materiales compuestos con fibras de vidrio ......................................................81

5.2.2

Materiales compuestos con fibras de carbono..................................................87

5.2.3

Materiales compuestos con fibras naturales .....................................................92 6

6.

Materiales compuestos: perspectivas y desafíos en la industria automotriz .......96

6.1

Estrategia de reducción de peso ........................................................................101

6.2 Potencial de exploración de ventaja comparativa producto del desarrollo de fibras naturales ..............................................................................................................102 6.3

Oportunidades y Amenazas ................................................................................103

6.4

Retos de la industria automotriz .........................................................................105

7.

Conclusiones y recomendaciones........................................................................107

7.1

Rol de la investigación, innovación y transferencia de tecnología ....................111

7.2

Materiales compuestos en Argentina .................................................................112

ANEXO METODOLÓGICO ............................................................................................115

7

PRÓLOGO Desde sus comienzos, el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva reconoce el valor estratégico que tiene la información y la necesidad de elaborar y perseguir una estrategia de gestión del conocimiento y de la innovación en el territorio, en pos del desarrollo de sus políticas nacionales. La Secretaría de Planeamiento y Políticas (SePP) es la encargada de impulsar las políticas definidas por el propio Ministerio, identificando las demandas y necesidades; diseñando programas e instrumentos para dar respuesta a problemas sectoriales y sociales; y promoviendo la vinculación general entre ciencia, tecnología, innovación y sociedad. La misma contribuye al incremento de la competitividad del sector productivo, sobre la base del desarrollo de un nuevo patrón de producción basado en bienes y servicios con mayor densidad tecnológica. En mayo de 2010, se crea el Programa Nacional de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Competitiva (VINTEC) en la órbita de la Dirección Nacional de Estudios (Subsecretaría de Estudios y Prospectiva, SePP) con el fin de promover, sensibilizar y gestionar actividades de Vigilancia e Inteligencia Estratégica (VeIE) en grandes empresas,

PyME,

asociaciones

empresariales,

entidades

gubernamentales,

universidades y organismos públicos y/o privados de investigación. Por su parte, la AFAC desde el año 1939 es la asociación que representa a los fabricantes de partes y componentes automotrices que participan en el mercado de equipo original, de reposición y de exportación, con reconocida trayectoria a nivel nacional e internacional. Está integrada por 200 de las más reconocidas empresas autopartistas del país ubicadas en las provincias de Buenos Aires, Córdoba, Mendoza, Santa Fe, San Juan, San Luis y Tierra del Fuego. Las mismas son proveedoras de la industria automotriz y del mercado de reposición local y del exterior. En el año 2012, se realizó el primer trabajo interinstitucional entre el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva y la AFAC, en el marco de las temáticas

8

de VTeIC. Como resultado del trabajo se llegó a construir e implementar la primera Antena Tecnológica de VeIE para el sector de Autopartes. A través del presente Estudio Panorámico de VTeIC se pretende brindar conocimiento al lector sobre los distintos hallazgos obtenidos en el sector autopartista. Dicho estudio se focaliza en las tecnologías de materiales compuestos en el sector autopartista. El “Estudio Panorámico de VTeIC en tecnologías de materiales compuestos en el sector autopartista”presenta la siguiente estructura de contenidos: introducción a las características del complejo automotor, la importancia y la incorporación de los materiales compuestos en el sector automotriz, los principales resultados de la producción científica y tecnológica, y un diagnóstico de los materiales compuestos y conclusiones del estudio aplicadas a la industria autopartista. La SePP pone este estudio a disposición del sector autopartista y de todos aquellos actores interesados o vinculados con la investigación, desarrollo y aplicación de las tecnologías en el sector, como instituciones gubernamentales, científicas y tecnológicas, y otras de la sociedad civil, con el objetivo de contribuir positivamente a transformar la matriz productiva del país, promoviendo la investigación, el desarrollo, la innovación y la difusión de nuevas tecnologías que contribuyan a mejorar la calidad de vida de nuestra sociedad.

Dr. Miguel Ángel Blesa Secretario de Planeamiento y Políticas del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva

9

1. RESUMEN EJECUTIVO En las últimas dos décadas, se ha desarrollado un proceso de internacionalización de la producción automotriz mundial para fortalecer la presencia en mercados y ganar escala. Esto llevó a adecuar las estructuras de producción con el surgimiento y consolidación de grandes bloques comerciales de libre comercio transfronterizo. La Argentina se ha especializado en vehículos de gama media y pick ups como negocio global. Los cambios en productos y lógica de producción de las terminales elevaron las exigencias a nivel internacional hacia los autopartistas en aspectos de calidad, escala, costos, plazos de entrega y flexibilidad de la producción. Esto aplicó a proveedores internacionales (mega-globales), regionales y locales, y devino en una espiral de necesario aggiornamiento y profesionalización, o viraje hacia otros negocios. En Argentina hay 11 terminales automotrices que emplean a 32.000 personas. Son capital intensivas, de ensamblado, y la mano de obra incide en un 5% de los costos. A su vez, hay unos 200 autopartistas en el primer y segundo anillo de provisión, y unos 400 para reposición. El 58% se ubica en la provincia de Buenos Aires, el 27% en Córdoba y Santa Fe, y un 15% en el resto del país. Estos generan, aproximadamente, 61.000 empleos directos, un 5% del empleo industrial del país. La producción se destina en un 60% a mercado original, el 25% a reposición (after market) y el 15% a exportación. El complejo automotriz es multiplicador de actividades y fuente de desarrollo tecnológico; requiere una industria autopartista que provea un alto grado de integración de componentes (las autopartes constituyen el 70% del costo de fabricación de un vehículo). Aunque para ser competitivo técnicamente requiere actualización y expansión tecnológica; y, comercialmente, esquemas de producción con elevada capacidad de gestión para sortear la relativamente baja escala. El complejo automotriz, es generador de un 10% del PBI industrial de Argentina. Los diseños de vehículos, definidos por las casas matrices globales, requieren autopartes producidas con tecnologías en veloz evolución. 10

Los productos finales necesarios para abastecer a los mercados en forma masiva requieren de importantes innovaciones tecnológicas que deben contemplar algunos aspectos como: bajo costo, seguridad y alto rendimiento desde el punto de vista del almacenamiento de energía, baja emisión de CO2, mejora en la seguridad de las personas transportadas y para el entorno. Integración con el sistema de transporte y de logística Junto a estas innovaciones tecnológicas, las futuras generaciones de vehículos requieren esfuerzos en el ámbito de la estandarización de componentes, modularización de sub-sistemas y nuevos requisitos de fabricación. Los dos principales drivers tecnológicos que surgen como ejes centrales del desarrollo de la industria automotriz y definen la tendencia en la fabricación de vehículos y sus componentes son: 

Reducción de los niveles de contaminación con fuertes y nuevas regulaciones

referidas a la emisión de CO2.. 

Fuentes alternativas de energía. Escasez de combustibles fósiles.

Se observa una tendencia hacia la integración de una multiplicidad de materiales (existentes y nuevos) en la fabricación de automóviles, que implican fuertes desafíos en materia de diseño, adaptación de procesos productivos y aplicación de nuevos materiales o mejora de los existentes. Los materiales compuestos son el resultado de la unión de dos o más materiales resultando así en uno nuevo cuyas propiedades son superiores a las de los materiales constituyentes. No son aleaciones. Los materiales constitutivos de un material compuesto no pierden su identidad luego de la unión de los mismos. Dentro de sus propiedades se destacan: Mayor resistencia a la fatiga, alta elasticidad, menor peso estructural y aislación térmica, acústica y eléctrica. El mercado global de materiales compuestos se estima en $ 24,3 mil millones en 2014, y se prevé que crezca un 5,8% la tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) en los próximos cinco años para llegar a ~ $ 34,1 mil millones en 2020. En dicho 11

período, los materiales compuestos en la industria automotriz pueden tener una tasa de crecimiento del 6,5%. Por el tipo de proceso productivo que implica la fabricación de piezas o conjuntos con algún tipo de compuestos, las empresas productoras de piezas de inyección de plásticos, termoformados y otros, tienen ventajas para la aplicación de estos nuevos materiales. En muchos casos implicaría solo algunas adaptaciones al proceso productivo, sin requerir altas inversiones. Las principales áreas de investigación identificadas para el presente estudio son: 

Reducción del peso estructural de vehículos.



Reemplazo de componentes fabricados con metales por materiales

compuestos de fibras de vidrio y/o carbono. 

Desarrollo de materiales compuestos del tipo reforzado con híbridos con

fibras naturales. La tendencia global en el empleo de materiales compuestos y su aplicación en la ingeniería del transporte es de crecimiento en las dos próximas décadas. Las principales desventajas que presentan los materiales compuestos comparados con los materiales tradicionales (metales, madera, hormigón, etc.) es su mayor costo inicial, cuya contrapartida es su bajo costo de mantenimiento a lo largo de la vida útil. Las claves para una mayor inserción en la industria automotriz serán: 

Reducción de precio, debido a un mayor volumen y economías de escala.



La introducción de reciclaje.



Mejora de los procesos de reparación que requieren de mayor experiencia en

ingeniería. Los principales países que lideran la producción de publicaciones de compuestos con fibras de vidrio son Estados Unidos, India y Alemania. Brasil aparece en el puesto 7 de países que publican, destacando que cuenta con la principal empresa fabricante de fibra de vidrio de América Latina, la cual ha extendido su uso hacia la industria aeronáutica y automotriz.

12

En lo que respecta a patentes, China es el principal actor en el desarrollo de compuestos de fibras de vidrio, dado que la industria automotriz en dicho país se halla en franco crecimiento y necesita proteger sus innovaciones. Se destaca un creciente interés en los compuestos de fibra de carbono dada la amplitud de posibilidades que posee al ofrecer variaciones de módulo de elasticidad y resistencia que permiten ampliar las aplicaciones en la industria autopartista. Estados Unidos, China y Corea Del Sur lideran los trabajos en las actividades de investigación y desarrollo de los compuestos en fibras de carbono. Se destacan, también, las empresas globales japonesas, donde aparecen empresas fabricantes de automóviles, autopartistas y fabricantes de fibras de carbono. De América Latina, Brasil es el único país que a nivel gobierno, Universidad y empresa está investigando sobre compuestos, tratando de explotar una ventaja competitiva a través de las fibras naturales. En Argentina el trabajo sobre compuestos es incipiente. Se ha detectado que muchas empresas instaladas en el país tienen casas matrices que desarrollaron y aplican tecnologías de compuestos. Será primordial fomentar la transferencia del proceso tecnológico hacia la sede local. La inserción de este tipo de tecnologías será más fácil a escalas pequeñas que a gran escala (ventaja relativa de Argentina). La falta de innovación en los procesos productivos para lograr bajar los tiempos de ciclo que permitan producir a escala, conlleva a que los autos de alta gama sean el objetivo en una primera instancia. Argentina deberá seguir la evolución de la tecnología de procesamiento a fin de poder fabricar las piezas requeridas en materiales compuestos, de manera de evitar la deslocalización de componentes de automóviles de fabricación local.

13

2. PRINCIPALES

CARACTERÍSTICAS

DEL

COMPLEJO

AUTOMOTOR En las últimas dos décadas se ha observado un proceso de creciente internacionalización de la producción automotriz mundial. En este contexto, las empresas terminales han optado por profundizar el despliegue geográfico y la integración internacional de su producción a efectos de fortalecer su presencia en mercados de mayor potencial. Uno de los aspectos principales de esta estrategia fue la adecuación de su estructura de producción al surgimiento y consolidación de grandes bloques comerciales caracterizados por el libre comercio transfronterizo. En este contexto, la Argentina se ha especializado en vehículos de gama media y pick ups de manera competitiva como negocio global. Los cambios en el producto y en la lógica de producción de las terminales redefinieron los estándares de producción en el sector autopartista. En general, aumentaron fuertemente las exigencias de calidad, escala, costos, plazos de entrega y flexibilidad del proceso productivo. En este sentido, las firmas autopartistas que son proveedoras de las automotrices a escala internacional presentan algunas ventajas decisivas sobre los fabricantes locales, en la medida en que han desarrollado y provisto a la corporación de las partes requeridas para los modelos nuevos que van siendo incorporados en las diferentes localizaciones productivas. Dada la nueva forma de provisión de conjuntos, las terminales han buscado la reducción del número de plataformas productivas y la manera de usar una misma plataforma para la fabricación de distintos vehículos en busca de ganar economías de escala y aprovechar la conveniencia del comercio entre regiones. En estos casos, aquellos proveedores que participan desde los países en donde se da comienzo a la producción, tienen mayores oportunidades de convertirse en los proveedores globales de los principales componentes. La cadena autopartista incluye la producción de partes, subconjuntos y conjuntos para automóviles. El conjunto de actores que conforman la cadena producen 14

vehículos automotores, autobuses, comerciales ligeros y camiones, carrocerías y una amplia variedad de partes, piezas, conjuntos y subconjuntos, tales como cajas de engranajes, ejes, aros de ruedas, amortiguadores, radiadores, bombas, tubos de escape, catalizadores, embragues, volantes, columnas y cajas de dirección, asientos, puertas, entre otros. Adicionalmente, en la cadena de valor automotriz participan múltiples actores de industrias conexas debido a la amplia variedad de procesos involucrados. Se requiere de la fabricación de cubiertas y cámaras de caucho, vidrio (parabrisas, ventanas, etc.), equipos y dispositivos eléctricos (baterías, bobinas de encendido, bujías, circuitos para los sistemas de luces, radio, etc.), así como también una amplia variedad de juegos de cables e insumos textiles, entre otros. El sector autopartista argentino se caracteriza por la coexistencia de distintos tipos de actores bien diferenciados: entre los fabricantes de partes y piezas predominan las empresas de capital nacional, mientras que los de conjuntos y subconjuntos son mayoritariamente filiales de empresas multinacionales. Los “Proveedores Mega-Globales” (PMG) proveen a las terminales de los principales conjuntos (motores, cajas de cambio, ejes con diferencial, sistemas de climatización, etc.); son conocidos como los “Tier 0,5” por su cercanía a las terminales ensambladoras (mayor aún a la que tienen los proveedores que integran el llamado “primer anillo”). Estas compañías necesitan tener alcance global, a efectos de seguir a las terminales a todos los lugares en los que se produzcan los modelos basados en los conjuntos por ellos provistos. Sus soluciones tecnológicas y productivas son del tipo “black box”, en las que el proveedor recibe un requerimiento detallado y aporta una solución integral, para lo que desarrolla o utiliza su propia tecnología tras el objetivo de satisfacer el desempeño esperado por la terminal. Los proveedores del primer anillo son aquéllos que proveen de manera directa a las terminales; estas empresas acumulan capacidades propias de diseño e innovación y, si bien su alcance global es en general más limitado, algunas han alcanzado a desarrollarse a su vez como PMG. Los proveedores del segundo anillo son firmas que trabajan habitualmente sobre diseños suministrados por las terminales o por los PMG. Con el objeto de alcanzar los 15

requerimientos de costos y flexibilidad, cuentan con un buen nivel de habilidades técnicas; para mantenerse en el mercado es necesario que cumplan con las certificaciones de calidad exigidas por los clientes (ISO 9000, ISO/TS 16949). Estas firmas generalmente abastecen un mercado determinado, pero también tienen posibilidades de crecer en el comercio internacional. Los proveedores del tercer anillo son firmas que proveen productos relativamente básicos. En la mayoría de los casos, se trata de productos con un mayor nivel de estandarización, para cuya producción se requieren habilidades técnicas menos sofisticadas; en general, en estas empresas el nivel de inversión en capacitación específica suele ser relativamente reducido. En este eslabón predomina la competencia por precio, por lo que el mercado tiende a ser particularmente competitivo. Sin perjuicio de la pertinencia de esta clasificación de los proveedores, vale destacar que algunas de estas empresas pueden ser catalogadas simultáneamente como pertenecientes al primero, segundo o tercer anillo, según su cliente específico y de acuerdo a cómo se fue desarrollando cada negocio vinculado a una plataforma o modelo en particular. A su vez, hay proveedores de terminales que también participan del mercado de reposición, ya sea a través de la terminal y su red de concesionarios o en forma directa. En este último caso, suelen ser necesarios ciertos acuerdos particulares por razones de propiedad intelectual y propiedad de los herramentales con los que los productos son fabricados. El mercado de reposición constituye una parte importante de la cadena de valor automotriz; resulta ser un sector en el cual muchas empresas de países en desarrollo comenzaron a trabajar, inclusive con anterioridad a la instalación de terminales locales. Actualmente, existe un mercado internacional muy desarrollado para estos productos y las empresas compiten principalmente vía precios, aunque también hay nichos para especializarse en ciertos modelos de muy baja escala. Mientras el acceso a materia prima relativamente barata y la disponibilidad de habilidades de producción son condiciones importantes para este grupo de empresas, las capacidades de 16

diseño no son un requerimiento sustantivo; en la mayoría de los casos, se trata de copias o adaptaciones de diseños realizados por terceros.

Sector

Materias Primas

Principales características

Sector Industrial Básico

Etapa

Figura 1. Principales características de los eslabones de la cadena de valor automotriz

Provisión Nacional o importada Alta concentración Alto poder de negociación

Industria Autopartista

Partes y piezas

Mayoría PyMEs Alta participación de Capital Nacional Requerimientos de tecnología medios Fuerte nivel de competencia interna e importada Bajo poder de negociación frente a proveedores y clientes

Subconjuntos y Conjuntos

Mayoría Multinacionales Proveedores globales de las Terminales Se proveen de empresas locales o bien importan sus componentes Menor competencia relativa por acuerdos globales.

Industria Terminal

Terminales

Grandes Multinacionales Se proveen de conjuntos locales e importados Alta competencia entre empresas radicadas en la región y baja competencia de productos Extra Zona Tendencia hacia la especialización y complementación regional. Alta incidencia de exportación regional

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de Componentes.

2.1

Evolución y configuración

En los últimos años, la situación del sector automotriz argentino se puede dividir en dos etapas bien diferenciadas. La primera, caracterizada por el cambio de paradigma del sector automotriz argentino con una fuerte recepción de inversiones significativas y una creciente orientación exportadora con foco en la región, principalmente en Brasil. La segunda, determinada por la consolidación del modelo exportador con una renovación continua de modelos asignados y una mayor especialización productiva a nivel regional respecto a Brasil.

17

Asimismo, estas dos etapas pueden ser subdivididas en cuatro sub-etapas. La primera, que va desde el año 1990 a 1996, etapa caracterizada económicamente por un período de estabilidad macroeconómica que posibilitó el posicionamiento como polo de atracción de inversiones en la región, en donde Argentina también se vio favorecida, aunque también tuvo un alto impacto el “efecto tequila” de 1995. En este período, la producción y las ventas tienen una tendencia creciente, logrando el pico máximo en 1994 con más de 408.000 vehículos producidos y más de 508.000 vehículos vendidos en el mercado interno. En este contexto, comienzan a asomar las exportaciones, pasando de un poco más de mil vehículos en el año 1990 a más de 108.000 en 1996. La segunda sub-etapa comienza en el año 1997 y dura hasta la crisis del 2001. Está caracterizada

por

una

inconsistencia

macroeconómica,

la

pérdida

de

la

competitividad industrial por la apreciación del peso y la devaluación del real, y recesión económica. La industria se caracteriza por una tendencia decreciente de la producción y las ventas, y otra creciente de las exportaciones por la fuerte inserción de vehículos en Brasil. La tercera sub-etapa se desarrolla entre los años 2002 y 2004 y está caracterizada por una devaluación del peso que mejora la competitividad por medio del precio, sumada a las estrategias de las terminales automotrices. Esto mejora las condiciones para la atracción de inversiones, acompañado por la recuperación económica en general y del sector en particular. La última sub-etapa se inicia en el año 2005 y muestra un crecimiento sin precedentes del sector, consolidando el perfil exportador con un fuerte crecimiento de la producción y las ventas del mercado interno.

18

Figura 2. Etapas del sector automotriz argentino

Fuente: ABECEB.COM

La producción de vehículos comenzó a incrementarse en 2004 a un ritmo sostenido y llegó a superar en 2007 el máximo alcanzado en 1998, al producir más de 500.000 unidades. Luego de una ligera caída en 2009, como consecuencia del impacto de la crisis global, la producción de vehículos volvió a recuperarse rápidamente en 2010, alcanzando un nuevo máximo histórico en 2011 con más de 829.000 unidades producidas. Como consecuencia de tal desempeño, el complejo automotriz (vehículos y autopartes) explica aproximadamente el 10% del PBI industrial. La industria automotriz es una de las actividades económicas de mayor importancia debido a su efecto multiplicador sobre otras y su contribución potencial a la creación de empleo y al desarrollo tecnológico en general. No obstante, para que la producción de automóviles genere efectos y externalidades positivas para el conjunto industrial es necesario contar con

una

industria autopartista desarrollada,

fuertemente integrada, diversificada y consolidada; cuanto mayor sea el grado de 19

integración de componentes locales –partes, piezas, subconjuntos y conjuntos– en los vehículos producidos mayores serán los efectos industrializantes. En el caso de la producción de autopartes, las tecnologías de producción pueden ser tanto de capital o de mano de obra intensiva. Ello depende de varios factores: 

Características del proceso.



Características del producto.



Nivel promedio de lotes de producción que permita amortizar inversiones. Figura 3. Vehículos: Producción – Mercado interno – Exportaciones (miles de unidades)

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de componentes

En este sector las variantes de procesos productivos son inmensas. Hay procesos de ensamblaje, fabricación de conjuntos grandes, medianos y pequeños; transformación de diversas materias primas (chapa, aluminio primario y secundario, plásticos, textiles, caucho, vidrio, plomo, cobre, etc.). También hay procesos de mecanizados de piezas de fundición y forjadas. La participación de la mano de obra en los costos 20

puede ir de un 5% en un simple proceso de ensamblado a un 40% en los procesos con mayor transformación y más integrados verticalmente. En resumen, los procesos abarcan ensamblado, soldadura, mecanizado, inyección, extrusión, estampado, cortado de telas, termoformados varios, fundición, forja, tratamiento superficial, doblado de caños, diseño y fabricación de herramentales, rotomoldeo, pintura, producción de mezclas químicas, plegado y soplado plástico. Por ello, el sector autopartista argentino se caracteriza por la diversidad de actividades manufactureras involucradas. Alrededor del 60% de las ventas sectoriales son destinadas al mercado original, el 25% al mercado de reposición (after market) y el 15% a la exportación y, en promedio, las autopartes constituyen entre dos tercios y el 80% del costo de fabricación de un vehículo. Existen alrededor de 200 empresas autopartistas localizadas en el primer y segundo anillo y alrededor de 400 firmas orientadas al mercado de reposición. El 85% de las empresas están localizadas en las provincias de Buenos Aires, Córdoba y Santa Fe, concentrándose el 58% en la primera de ellas. Estas generan aproximadamente 61.000 empleos directos, lo que representa el 5% del empleo industrial del país.

21

Principales Actividades

Etapa

Sector

Figura 4. Cadena de valor automotriz Sector Industrial Básico

Materias Primas

Industria Autopartista

Partes y piezas

Subconjuntos y Conjuntos

Terminal / Reposición

Comercialización

Mercado Reposición

Distribuidores

Distribución Otros Terminales

Concesionarios

Ensamble (manual o Ensamble de Conjuntos y Producción de Acero automatizado) subconjuntos partes y Aluminio Diseño, desarrollo y Ensamblado de motores, componentes varios Petroquímicos ensamblado de módulos estampado grandes, Vidrio, textiles Tornillos, ruedas, pintura, etc. estampados, forja, y sistemas (conjuntos) y caucho Producción de autos fundición, plásticos Producción de Otros conjuntos inyectados, etc. Exportaciones Motor, caja, ejes, etc. Otros Reposición Terminales Servicios Vinculados Terciarización de actividades Logística Mantenimiento

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de Componentes - AFAC

Dada la heterogeneidad de procesos y materias primas de la actividad productiva, se encuentran involucrados varios sindicatos. En el caso de las terminales, todas están encuadradas en el Sindicato de Mecánicos y Afines del Transporte Automotor (SMATA) excepto una que se encuadra bajo la Unión Obrera Metalúrgica (UOM). En el caso de los proveedores, un 75% está encuadrado en UOM, un 20% en SMATA y el resto en el gremio químico, del vidrio, textil, caucho, etc.

22

Cuadro 1. Resumen de principales variables del sector autopartista SECTOR AUTOPARTISTA

2014

Empresas

400

Empleo directo

61.368

Participación en el empleo industrial

5,1%

Valor de Producción (millones us$)

5.850

Participación % en el PBI

0,37%

Participación % en el PBI industrial

3,68%

Exportaciones (millones us$ FOB)

2.184

Participación % en las expo industriales

9,2%

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de componentes - AFAC

Figura 5. Empleo directo sector autopartista

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de Componentes - AFAC

La etapa de producción de los vehículos, a pesar de ser una actividad principalmente de ensamblaje, es claramente capital intensiva en donde la mano de obra tiene una incidencia en los costos del orden del 5%. En Argentina hay 11 terminales automotrices (emplean a 32.000 personas), de las cuales 10 ensamblan vehículos, mientras que 1 sola fabrica transmisiones. Finalmente, la etapa de comercialización y de servicios de reparación está a cargo de alrededor de 230 concesionarios oficiales, que ocupan 17.500 empleados (18% del total de ocupados del complejo). 23

2.2

Comercio exterior

El sector autopartista es, junto con el sector terminal, el tercer sector de la economía que más exporta, con una participación sobre el total de las exportaciones argentinas del 13%. Del total producido localmente se exporta el 35%, siendo los principales destinos: Brasil (60,6%), México (6,8%) y Estados Unidos (6,7%). Las ventas externas de componentes representan actualmente el 3% de las exportaciones de manufacturas industriales y explican más del 2% de las exportaciones totales. En el marco de un entorno macroeconómico favorable y de un fuerte dinamismo de la demanda mundial y, en particular, de los países emergentes, la evolución de las exportaciones del complejo automotriz fue muy positiva en el período 2002-2010. En especial, entre 2002 y 2008 las exportaciones totales de la trama automotriz casi se triplicaron, superando este último año los 6.000 millones de dólares. Como consecuencia, las ventas externas del sector incrementaron su participación en las exportaciones mundiales de 0,2% a 0,6% entre 2002 y 2008. En conjunto, las exportaciones de vehículos tuvieron un incremento exponencial entre 2003 y 2008 del 384%, triplicando la tasa de crecimiento del total de las exportaciones de Argentina en ese período. Por su parte, las exportaciones de autopartes crecieron a un ritmo significativamente menor, mostrando un incremento del 73% entre 2003 y 2008. Los principales rubros de exportación de este segmento son diversas partes y accesorios para vehículos, neumáticos y partes de motores, que registraron un aumento de las exportaciones del 59%, 44% y 61%, respectivamente, entre 2003 y 2008.

24

Figura 6. Exportación de autopartes por grupo de productos – 2014

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de Componentes - AFAC

Los principales orígenes de las importaciones de autopartes son: Brasil (53,8%), Alemania (7,4%) y Japón (6,4%). El aprovisionamiento importado es relativamente mayoritario, registrándose un coeficiente de importaciones/consumo aparente del orden del 55%. Como se mencionara anteriormente, en el año 2003 se inicia el período de mayor crecimiento sostenido del sector en términos de empleo, producción, productividad y monto exportado. Durante este período, se produce una fuerte ampliación de la escala que posibilitó que los aumentos en la productividad del trabajo se vean acompañados de un aumento del empleo y de la producción, lo que no sucedía desde los años sesenta. Sin embargo, se arrastran algunas características del período anterior tales como el déficit de proveedores de subensambles y partes y las conductas importadoras de las terminales y del primer anillo de proveedores. Tal como se señaló, el fuerte dinamismo de la producción y las exportaciones del complejo fue acompañado por un incremento sostenido de las importaciones; en particular, en el segmento de autopartistas, se advierte un continuo aumento del déficit comercial desde 2003 en adelante. Cabe señalar que en el marco de las sucesivas crisis y reestructuraciones que atravesó el sector desde finales de los 80, se registró una significativa reducción del número de proveedores, la interrupción de trayectorias de aprendizaje tecnológico y la pérdida de capacidades productivas y técnicas previamente acumuladas. En ese contexto, la nueva fase encontró a la 25

industria argentina sin una masa suficiente de proveedores con capacidad para responder a los nuevos requerimientos de las terminales y los proveedores globales y al aumento del tamaño del mercado. Por ello, la sustentabilidad del proceso de crecimiento iniciado después del colapso del régimen de convertibilidad en el sector automotriz requiere del desarrollo de proveedores para cumplir con las cada vez más sofisticadas exigencias de la demanda. Desde la entrada en vigencia del MERCOSUR, y con mayor profundidad desde 2003, la fabricación de vehículos basó su estrategia en un modelo exportador, principalmente regional. Ello ha hecho posible una renovación continua de plataformas exclusivas asignadas a la Argentina, con una mayor especialización productiva a nivel regional que haga posible una complementación productiva y comercial con Brasil. Ello permite mejorar sustancialmente la escala productiva de cada plataforma, alcanzando mayor productividad y competitividad. Desde 2004, de los 21 nuevos proyectos lanzados por las terminales 17 fueron exclusivos para la región. De allí la importancia de acceder libremente al mercado brasilero y de promover mejores y nuevos acuerdos con países latinoamericanos. Como toda industria de escala, las inversiones en bienes de capital son demasiado grandes como para soportar bajos niveles de producción en un vehículo. Por la decisión de las terminales de Argentina de no competir en los modelos de mayor escala y de venta masiva, la industria local se especializó en vehículos medianos, utilitarios y pick ups. Más del 70% de la producción de vehículos es de plataformas que no se producen en Brasil. Estos vehículos tienen comercialmente una contribución marginal más alta con lo cual es posible alcanzar el punto de equilibrio a pesar de tener una escala productiva más baja. Luego, el intercambio entre las filiales de ambos países hace posible que se pueda complementar la oferta cubriendo todos los segmentos del mercado. De esta manera, la actividad exportadora de vehículos es una fuerte traccionadora “aguas arriba” de los demás eslabones productivos. Por ello es que resulta tan relevante

poder

continuar

produciendo

vehículos

de

manera

relativamente

competitiva (en comparación con las alternativas de la región) por el fuerte impacto directo e indirecto sobre proveedores y el empleo. Sin embargo, persisten las 26

dificultades para incrementar el grado de integración local de los vehículos y en consecuencia, para disminuir el déficit comercial de autopartes, el que tiende a aumentar con el incremento de la producción de vehículos. En la figura 7 se puede observar la elevada correlación entre la producción de vehículos y las importaciones de autopartes, lo que evidencia restricciones de carácter estructural. Entre las principales causas se destacan: insuficiente oferta productiva de autopartes en algunos rubros en calidad/cantidad/tecnología, baja articulación en la cadena de valor, dificultades en los procesos de nacionalización y retraso en maduración de inversiones en curso. Figura 7. Producción de vehículos e importaciones de autopartes 1995 – 2014 (producción en unidades, importaciones en millones de dólares)

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de Componentes, en base a datos de ADEFA.

27

Cuadro 2. Principales 20 empresas autopartistas METALSA

MIRGOR

PLASCAR ARGENTINA S.A.

INDUSTRIAS LEAR

FRIC ROT

MAGNETO AUTOMOTIVE

SKF ARGENTINA

INDUSTRIAS LEAR ARGENTINA

JOHNSON MATTHEY ARGENTINA

VISTEON

MAHLE ARGENTINA

CARRARO

GESTAMP CORDOBA

MAGNA

ALLEVARD REJNA ARAGENTINA

GRUPO TARANTO

GESTAMP BAIRES

PILKINGTON AUTOM. ARG.

MANN HUMMEL

IND. PLASTICAS ALBANO COZZUOL

Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de componentes – AFAC

2.3

Barreras de entrada a la incorporación de tecnologías

En la industria automotriz y, particularmente en el sector autopartista, predominan altas “barreras de entrada” tanto de acceso a tecnologías específicas como de tipo contractual. Más allá del gran crecimiento en los niveles de producción reciente de las terminales locales, las reducidas escalas de producción por parte de las empresas locales en comparación a Estados Unidos, Alemania, Japón, China y el Sudeste Asiático significan una barrera de entrada tecnológica adicional. Por tal motivo, las empresas (particularmente las firmas del primer y segundo anillo) organizan las series de producción de la mejor manera posible en cuanto a intensidad de equipamiento y mano de obra, implicando muchas veces la no utilización de las tecnologías de producción de vanguardia porque su escala no lo amerita. A este problema se le antepone la potencialidad del incremento de escala que brinda un volumen de 4 millones de autos al año en todo el MERCOSUR. La presencia de patentes en diseños específicos y licencias es frecuente en aquellos productos de mayor complejidad tecnológica (módulos y sistemas) y son claves en el proceso productivo. En estos casos, las terminales automotrices realizan el proyecto en forma conjunta con los proveedores globales quienes desarrollan patentes propias (utilizan estas formas contractuales de acceso a la tecnología como instrumento para 28

protegerlos). Así, muchos autopartistas locales quedan fuera de mercado a pesar de contar con la capacidad para ofrecer estos productos y predomina la inversión extranjera directa o los joint-ventures con firmas foráneas que disponen de dichas licencias de fabricación. A su vez, resulta vital por parte de los autopartistas cumplir con varios tipos de normas, estándares técnicos y certificaciones de productos para poder participar en el mercado como proveedores de terminales automotrices. Esto se debe a que el criterio de calidad es tan relevante a la hora de calificar a sus proveedores como el factor precio y tiempo de entrega. Internacionalización de la producción autopartista local A pesar de la evolución reciente muy favorable en la actividad automotriz, por el lado autopartista existe un fuerte incremento de la competencia de productos originarios de extra–zona en el mercado regional, especialmente los asiáticos. Argentina y Brasil constituyen mercados atractivos, sobre los cuales hay fuerte presión de la oferta externa y se acrecienta la competencia de unidades provenientes de extra-zona. En este marco, el modelo enfrenta no pocos desafíos: 

Mantener el peso relativo dentro del ciclo de asignación de modelos (disputa

regional con Brasil y México). Sin estas asignaciones se estarían produciendo vehículos menos modernos que cada vez resultarían de más difícil aceptación por parte del mercado, tanto local como externo. 

Adaptar la producción a los nuevos requerimientos de la demanda. Brasil y

México están más adelantados en materia de nuevas tecnologías por decisión de terminales de desarrollar capacidades locales de diseño y por adaptación de su producción a nuevos requerimientos tecnológicos. 

Enfrentar un escenario más competitivo en Latinoamérica a nivel productivo y

comercial. Marcas del Sudeste Asiático intensifican inversiones en la región para la producción (foco en Brasil, Uruguay y México), lo cual alterará la dinámica comercial intrazona con sus nuevos jugadores y nuevos modelos. 

Sostener la mejora de productividad a nivel local. Se observa un incremento

paulatino de los niveles de utilización de la capacidad instalada –en paralelo a la expansión generada por las inversiones recientes-, pero con situaciones diferenciales por empresas.

29

2.4

Problemáticas y desafíos



Nuestro país posee buenas perspectivas en el desarrollo de distintas

actividades del complejo automotriz, ya que cuenta con recursos humanos profesionales de reconocida capacidad científica y también de laboratorios de I+D+i de primer nivel. En este contexto, el papel del Estado se torna fundamental para potenciar estas capacidades impulsando nuevas acciones en el área. 

Cabe señalar que la falta de demanda por parte de las terminales es un

inconveniente para la posibilidad de generar desarrollos tecnológicos locales en el sector autopartista. Argentina debe promover los mecanismos necesarios para que en forma paulatina las terminales y los Proveedores Mega-Globales (PMG) generen una demanda local de investigaciones científicas y tecnológicas. Ello resulta fundamental ya que, aunque en nuestro país se estuvieran llevando a cabo desarrollos propios, se requiere de la decisión de las terminales para su efectiva aplicación, lo cual sería de muy baja probabilidad de ocurrencia por la gran cantidad de barreras corporativas existentes. No resulta posible afrontar los altos costos de I+D en forma independiente de las terminales y PMG, ya que sin la demanda para una futura aplicación productiva resulta por demás riesgosa semejante inversión. 

En la frontera tecnológica mundial: los ejes tecnológicos que surgen como

ejes centrales del desarrollo de la industria automotriz y que definen la tendencia en la fabricación de vehículos y sus componentes son: o

Reducción de los niveles de contaminación con fuertes y nuevas

regulaciones referidas a la emisión de CO2 y a la contaminación producida por los medios de transporte. Plantas industriales con inclinación a acreditar tecnologías no contaminantes es la tendencia que se espera para los próximos años. La tendencia indica que las normativas para los próximos años serán verdaderamente exigentes y las multas propuestas por su incumplimiento serán muy importantes. o

Los problemas ambientales a nivel global han motivado la adopción de

estándares cada vez más estrictos en materia de eficiencia energética y emisiones, lo que impone retos a la industria, que en realidad se traducen en oportunidades para su transformación estructural y desarrollo hacia nuevas tecnologías que permitan mejorar la eficiencia energética de los vehículos. En 30

este sentido, se está evaluando el abanico de posibilidades de la disponibilidad energética, basada en el análisis de los recursos energéticos que marcan la tendencia de las tecnologías a futuro y la forma de obtención de energías alternativas. De allí que se están llevando a cabo distintos desarrollos: optimización del uso de la energía en vehículos híbridos y eléctricos; paneles solares; propulsión: vehículos de hidrógeno con pila de combustible, motores de aire comprimido; vehículos híbridos; vehículos eléctricos; baterías de vehículos eléctricos e híbridos; químicas posibles para baterías de vehículos eléctricos (plomo-ácido, níquel- metal, ion-litio). o

Aumento de la seguridad activa y pasiva, que tiene relación directa con la

vida del ser humano y la calidad de la misma frente a situaciones producidas por accidentes. Desarrollos con futura aplicación en materia de seguridad y la importancia de la disponibilidad de laboratorios para ensayos relacionados. La fabricación de airbags de seguridad es un proceso que podría desarrollarse en el mercado local con tecnologías presentes que aún no han sido utilizadas, por citar un ejemplo posible. o

Mejoras de las condiciones de confort del conductor y de los pasajeros,

basado en el aprovechamiento de las innovaciones tecnológicas que ofrece la industria electrónica, la masificación de aplicaciones de internet y conectividad (TIC específicas).

31

3. IMPORTANCIA DE LOS MATERIALES COMPUESTOS PARA EL SECTOR AUTOMOTRIZ Los productos finales necesarios para abastecer a los mercados en forma masiva requieren de importantes innovaciones tecnológicas que deben contemplar los siguientes aspectos: •

Bajo costo (para su producción, adquisición y su mantenimiento).

•

Seguridad y alto rendimiento desde el punto de vista del almacenamiento de

energía (fundamentalmente orientado a vehículos alternativos). •

Estandarización para la conexión de los vehículos a la red de suministro

energético (fundamentalmente orientado a vehículos alternativos). •

Baja emisión de CO2.

•

Control avanzado de la motorización.

•

Mejora en la seguridad de las personas transportadas y para el entorno.

•

Integración con el sistema de transporte y de logística.

Junto a estas innovaciones tecnológicas, las futuras generaciones de vehículos requieren esfuerzos en el ámbito de la estandarización de componentes, modularización de sub-sistemas y nuevos requisitos de fabricación. La reducción de costos y la capacidad de respuesta a las variaciones de demanda, serán las fuerzas motrices clave hacia el éxito en la captación de los mercados masivos. Los dos principales drivers tecnológicos que surgen como ejes centrales del desarrollo de la industria automotriz y definen la tendencia en la fabricación de vehículos y sus componentes son: 

Reducción de los niveles de contaminación con fuertes y nuevas regulaciones

referidas a la emisión de CO2. 

Fuentes alternativas de energía. Escasez de combustibles fósiles.

Al referirnos a la cuestión ambiental, las regulaciones que sancionaron la Unión Europea, por un lado, y los Estados Unidos, por otro, pioneros en introducir normativas en cuanto a la cuestión ambiental, principalmente en lo referido a las 32

emisiones de gases; tienden a ser seguidas por los principales países emergentes, aunque con ciertos atrasos y/o rezagos. A nivel internacional no existe un convenio o un tipo de normas que controlen estas emisiones a nivel global, al igual que ocurre con las normas Euro; lejos de ser así, en cada zona o país se establecen distintos tipos de normas anticontaminación e incluso en algunos lugares simplemente no existen o están muy lejos de estar al nivel europeo. La normativa europea y americana para los años 2016 y 2018 serán verdaderamente exigentes y las multas propuestas por su incumplimiento son tan grandes que la alternativa de no cumplir no puede ser tomada en consideración. En 2020, el objetivo es que las emisiones sean de 95 g/km, marcando, además, un objetivo obligatorio de 130 gramos por kilómetro previsto para cumplir en 2015, por lo que a partir de 2013 se comenzaron a debatir las medidas necesarias para que se puedan llegar a cumplir estas metas. La tendencia a la escasez de petróleo y el posible incremento de costos del mismo, lleva a que las empresas productoras de vehículos desarrollen alternativas de propulsión más limpias y con otro tipo de uso de los recursos energéticos. Es por ello que como alternativa a los motores tradicionales (nafta y diésel) se desarrollan innovaciones en propulsión: motores térmicos, motores eléctricos, aire comprimido; dando nacimiento a los vehículos híbridos y eléctricos, así como también innovaciones en piezas con el objeto de reducción de consumo. En la actualidad, la mayor desventaja de un vehículo eléctrico puro pasa por la fuente de acumulación de energía eléctrica, que genera un importante costo adicional, suma un importante peso extra a transportar y, sobre todo, tiene una muy pobre autonomía frente a las alternativas con motores a nafta o diésel.

33

Figura 8. CO2 – Rendimiento de emisiones de la flota mundial y las normas vigentes o propuestas ajustado por el ciclo de prueba europeo

Como resultado, se destacan áreas de innovación tendientes a la reducción de peso, mejoras aerodinámicas y aplicación de nuevos materiales, con el objetivo final de reducir la emisión de CO2. Por ello se observa una tendencia hacia la integración de una multiplicidad de materiales (existentes y nuevos) en la fabricación de automóviles, que implican fuertes desafíos en materia de diseño, adaptación de procesos productivos y aplicación de nuevos materiales o mejora de los existentes.

34

Figura 9. Tendencia a la integración de multi-materiales en los automóviles

3.1

El subsector de materiales compuestos

Los materiales compuestos son el resultado de la unión de dos o más materiales resultando así en uno nuevo cuyas propiedades son superiores a las de los materiales constituyentes. No son aleaciones. Los materiales constitutivos de un material compuesto no pierden su identidad luego de la unión de los mismos. Los materiales constitutivos cumplen funciones distintas en la mecánica de trabajo del material compuesto. Se distinguen los materiales que cumplen la función de matriz, es decir, amalgamar al segundo material, el cual se presenta en forma de fibras, partículas o láminas dispersas en el cuerpo de la matriz. Esta cumple la función de mantener las fibras o partículas en una posición fija relativa unas de otras, además de proveerles la protección ante ataques del medio. Las fibras en un material compuesto tienen la finalidad de soportar las cargas mecánicas (o aún térmicas) y transmitirlas dentro del compuesto hacia sus soportes. En el siguiente cuadro puede observarse que existe en los materiales compuestos un ritmo de crecimiento tres veces mayor que el crecimiento del PBI industrial, de los

35

principales países de Sudamérica, lo que evidencia una sustitución de productos fabricados con otros materiales tradicionales en la región. Figura 10. Crecimiento del valor de producción de compuestos y PBI

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Brasil

Por el tipo de proceso productivo que implica la fabricación de piezas o conjuntos con algún tipo de compuestos, las empresas productoras de piezas de inyección de plásticos, termoformados y otros, tienen ventajas para la aplicación de estos nuevos materiales. En muchos casos implicaría solo algunas adaptaciones al proceso productivo, sin requerir altas inversiones. Las principales empresas que trabaja en la inyección de plástico en Argentina son: Cuadro 3. Empresas que trabajan en la inyección de plástico en Argentina ALTISSIMO S.A.

LÈQUIPE MONTEUR

BURKOOL S.A.

PLASCAR

FAURECIA

PLASTIC OMNIUM

FEIMA S.A.

SUDAMERICANA

DE

PLATICOS

SOPLADOS IND. PLÁSTICAS ALBANO COZZUOL

TESTORI

INTERFORMING S.A.

VISTEON

IRAUTO S.A. Fuente: Asociación de Fábricas Argentinas de Componentes

36

FAURECIA, la compañía es de extensión multinacional, cuenta con innovación y desarrollo en el uso de materiales compuestos para la producción de partes automotrices. IRAUTO (Grupo Antolín, España), Actualmente es líder en la fabricación de revestimiento interior de techos para la industria automotriz. Sus revestimientos son fabricados en materiales compuestos de tela alcántara, fibras de vidrio y espuma de núcleo. VISTEON, empresa nacida de Ford Motor Co. Es propietaria de varias patentes en el empleo de los materiales compuestos.

3.2

Requisitos de emisiones de gases de efecto invernadero (CO 2) en los

principales mercados mundiales Las regulaciones del gobierno de los Estados Unidos y Europa continúan generando restricciones más estrictas sobre las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2) de los vehículos. Para cumplir estos requisitos, los fabricantes de automóviles se inclinan cada vez más a las nuevas tecnologías. Entre ellas, se encuentran las de los materiales ligeros tales como plásticos y compuestos.

37

Figura 11. Límites de emisiones de gases de efecto invernadero en los principales mercados mundiales

Fuente: Boston Consulting Group. Powering autos 2020.

3.3

Estrategias tecnológicas de la industria automotriz para la reducción de

emisiones de gases de efecto invernadero en los próximos años. Para cumplir con los objetivos de las emisiones para ambos tipos de vehículos, gasolina y diésel, los fabricantes se ven forzados a utilizar una amplia gama de alternativas más allá de los centrados en los motores. Las opciones disponibles tendrán un menor impacto en las emisiones de CO2, pero también cuestan menos. Ellas incluyen mejorar la aerodinámica y la reducción de la resistencia asociada, que podría reducir las emisiones en un 5% a un costo adicional de US$100 por cada vehículo; transmisión de potencia (por ejemplo, control mejorado para transmisión automática), que podrían reducir las emisiones en un 5 a 10% a un costo adicional de US$100 a US$200 por vehículo; y manejo de la potencia (por ejemplo, cambiar de 38

mandos mecánicos a accesorios electrónicos), que podrían reducir las emisiones de 3 a 5% a un costo de US$150 a US$250 por vehículo. Otra herramienta potencialmente de alto impacto es la reducción del peso del vehículo, alcanzado mediante el uso de materiales ligeros y optimización de contenido. Medidas de reducción de peso podrían disminuir las emisiones de CO 2 en un 5 a 6% a un costo aproximado de US$500 por vehículo. ¿Cómo los fabricantes de automóviles equilibrarán el uso de estas herramientas para cumplir con las metas de emisiones de CO2? Aunque las fábricas en conjunto deben cumplir cómodamente los estándares de emisiones de 2020, el esfuerzo y los gastos necesarios de las empresas individuales para alcanzar los objetivos dependerán del punto de partida de cada empresa. Los fabricantes alemanes, incluyendo BMW, Daimler y Volkswagen, lideran la industria en innovaciones para diésel y gasolina. La francesa PSA Peugeot Citroën tiene una posición igualmente fuerte en diésel. Pero tanto en Estados Unidos como los fabricantes japoneses los están alcanzando y su progreso se refleja en su mayor actividad de patentes desde el año 2000 hasta el 2010.

39

Figura 12. Tecnologías con potencial de reducción de las emisiones de CO2 para alcanzar el objetivo de emisiones en 2020

Fuente: Boston Consulting Group. Powering autos to 2020.

Un grupo de fabricantes y proveedores han estado presionando en la construcción de la propiedad intelectual referente a las tecnologías clave de reducción de emisiones como la turbo-sobre-alimentación y la súper-alimentación (para diésel y gasolina), la recirculación de gases de escape, las válvulas y la reducción de peso. ¿Qué tienen para decir los clientes? La investigación de mercado ha revelado las preferencias de los usuarios a la hora de elegir las tecnologías de las plantas de propulsión de los automóviles. A continuación, se observa el cuadro que compara los tipos de plantas motrices preferidos por los clientes de los principales mercados mundiales. Las tecnologías de 40

las plantas motrices condicionan el peso del vehículo haciéndose necesario el desarrollo de las estructuras de los vehículos. Figura 13. Tecnologías alternativas con potencial de reducción de las emisiones de CO2 para alcanzar el objetivo de emisiones en 2020. Enfoque del cliente

Fuente: Boston Consulting Group. Powering autos to 2020.

3.3.1

Caracterización de los materiales compuestos

Los materiales compuestos son el resultado de la unión de dos o más materiales resultando así en uno nuevo cuyas propiedades son superiores a las de los materiales constituyentes. No son aleaciones. Los materiales constitutivos de un material compuesto no pierden su identidad luego de la unión de los mismos.

41

Figura 14. Materiales compuestos y sus usos en autos

Fuente: Composite Materials and Their Uses in Cars. Part I: What Is A Composite Material? 2015.

Los materiales constitutivos cumplen funciones distintas en la mecánica de trabajo del material compuesto. Se distinguen los materiales que cumplen la función de matriz, es decir, amalgamar al segundo material, el cual se presenta en forma de fibras, partículas o láminas dispersas en el cuerpo de la matriz. Esta cumple la función de mantener las fibras o partículas en una posición fija relativa unas de otras, además de proveerles la protección ante ataques del medio. Las fibras en un material compuesto tienen la finalidad de soportar las cargas mecánicas (o aún térmicas) y transmitirlas dentro del compuesto hacia sus soportes. Los materiales compuestos deben cumplir los siguientes criterios para que se los pueda denominar como tales: 

Mantenerse unidos durante su vida útil.



Los materiales constitutivos presentan características físicas, mecánicas y

químicas distintas. 

La proporción en masa de las fibras, partículas o láminas es mayor al 5% del

total del compuesto. Breve clasificación de los materiales compuestos, pudiendo ser en base a: 

Material de la matriz: o

Compuestos de matriz polimérica.

o

Compuestos de matriz cerámica.

o

Compuestos de matriz metálica. 42



Geometría del segundo material, o material de refuerzo, o refuerzo: o

Compuestos reforzados por fibras.

o

Compuestos reforzados por partículas.

o

Compuestos estratificados.



Material de refuerzo: o

Compuestos de fibras de vidrio.

o

Compuestos de fibras de aramida.

o

Compuestos de fibras de carbono.

o

Compuestos de fibras de termoplásticos.

o

Compuestos de fibras metálicas.

o

Compuestos de fibras cerámicas.

o

Compuestos de fibras naturales.

Las ventajas del empleo de los materiales compuestos se basan en su comportamiento comparado con los materiales tradicionales a partir de los requerimientos funcionales para los que han sido diseñados, por ejemplo: 

Mayor resistencia a la fatiga.



Altos módulos de elasticidad y resistencia, específicos.



Menor peso estructural.



Resistencia a la propagación de fisuras.



Mayor resiliencia y resistencia al impacto.



Mayor resistencia a la corrosión.



Aislación térmica.



Aislación acústica.



Aislación eléctrica.



Transparencia a las ondas electromagnéticas. Amagnéticos.



Mayor calidad de terminación superficial.

Las principales desventajas que presentan los materiales compuestos comparados con los materiales tradicionales (metales, madera, hormigón, etc.) es su mayor costo inicial, cuya contrapartida es su bajo costo de mantenimiento a lo largo de la vida útil. Otra dificultad es la complejidad de su procesamiento.

43

3.3.2

Reseña histórica

A continuación, se presenta una reseña gráfica extraída del trabajo del Dr. B. Chehroudi, Director de Ingeniería y Desarrollo de Advance Technology, ex Principal Scientist and Leader en el Air Force Research Laboratory de la USAF, ex Ingeniero Jefe de Raytheon y Sr. Research Staff de la Universidad de Princeton. “Es interesante ver que con el incremento de la normativa, tal como la economía del combustible, la masa total del vehículo y la del acero disminuyen y son sustituidos por materiales compuestos. El vidrio E sigue siendo el refuerzo dominante en los compuestos, pero la fibra de carbono se está convirtiendo en más popular a medida que sus precios siguen disminuyendo”. “Así el sector del transporte en particular representa aproximadamente el 25% de la producción mundial de fibra de vidrio y los coches producidos en los Estados Unidos pueden contener hasta 100 kilogramos de materiales compuestos, en comparación con un poco menos de 30 kilogramos de coches construidos en Europa. Los métodos de procesamiento dependen de la elección del material de la matriz (termoestable o termoplástica), el volumen total que se producirá y los requisitos estructurales”. “Históricamente hablando, en 1953 la división Mobile plásticos de Carlyle Corporation presentó el primer tejido previamente impregnado. Desde 1953 a 1955 General Motors, trabajando con los productos de Molded Fiberglass Products Co., lanzó un programa exploratorio con su Chevrolet Corvette presentando toda su carrocería moldeada en polímero reforzado con fibra de vidrio (PRFV). En el primer año de producción fueron producidos 300 vehículos mediante el proceso de bolsa de vacío, una tecnología aeroespacial. El éxito del Corvette demostró las ventajas de utilizar PRFV en la fabricación de grandes formas complejas en un volumen relativamente bajo. Este paso gigantesco ha madurado en 65 millones de kilos de PRFV en componentes de automóviles en 1979”.

44

Figura 15. Componentes de la carrocería de un Chevrolet Corvette, ca.1956

Fuente: General Motors Co.

Figura 16. Se aprecia la ligereza de las piezas fabricadas en compuestos de fibra de vidrio en el proyecto del Chevrolet Corvette

Fuente: General Motors Co.

45

La evolución del peso de los vehículos en los últimos cincuenta años pasó por etapas de cambios en la oferta, y en el precio del petróleo, caracterizados por momentos de precios altos como en los 70, y bajos en los 90. En este último lapso aparecen los vehículos más pesados con motores nafteros de alta potencia. Entre ellos conviene mencionar los denominados SUV, Suburban Utility Vehicle, más conocidos en nuestro país como “los 4x4”. Es un tipo de automóvil basado en la plataforma de una camioneta (por ej.: Ford Explorer basada en la plataforma Ranger). Más recientemente, las restricciones dadas por las emisiones han revertido aquella tendencia retomando la reducción del peso total del vehículo mediante el empleo de combinación de materiales más livianos. Figura. 17. Evolución del peso total de un automóvil mediano fabricado en EE. UU. y principales componentes del peso separados por tipo de material. Variación porcentual en la década 2000-2010

Fuente: Composite Materials and Their Uses in Cars. Part I: What Is A Composite Material? 2015.

46

Figura 18. Comparación de la distribución del peso de un automóvil mediano promedio de la década de 1990 y el proyecto Hypercar (Concept Car)

Fuente: Composite Materials and Their Uses in Cars. Part I: What Is A Composite Material? 2015.

3.3.3 3.3.3.1

Casos de aplicación de los materiales compuestos EVA

Taxi eléctrico construido en materiales compuestos, Singapur. La Technical University of Munich (TUM) junto con Nanyang Technological University, Admiralty International y HOPE Technik son asociados en el desarrollo del EVA taxi

Fuente: JEC Journal

47

3.3.3.2

HYUNDAI INTRADO

INTRADO, Concept car desarrollado por Hyundai que obtuvo el premio del jurado de la exposición internacional JEC París en marzo de 2015.

Fuente: JEC Journal

Su estructura súper liviana, la que le confiere rigidez torsional y flexión, introduce el empleo de uniones adhesivadas integrando las partes del chasis.

Fuente: JEC Journal

3.3.3.3

HYUNDAI MOTOR EUROPE TECHNICAL CENTRE

Ganador del premio a la innovación en seguridad para el automóvil otorgado por la JEC París 2015.

48

El desarrollo se trata de la viga de choque del paragolpes delantero mediante el empleo de perfiles pultrudados de compuesto de hibrido de fibras de vidrio y carbono con matriz termoplástica. 3.3.3.4

PSA PEUGEOT

Entre los desarrollos de esta compañía francesa se presentan varios desarrollos tal como se ve en la imagen.

Fuente: PSA Peugeot Citroen

El empleo de materiales compuestos de fibras de vidrio y resinas termorígidas a escala industrial ha ganado un premio a la innovación también en la JEC París 2015. Se trata del módulo de piso, parte del BIW (body in white), fabricado mediante el proceso SMC (sheet molding compound) de prensado y tratamiento térmico que reduce el tiempo de ciclo del proceso a 2 minutos permitiendo la producción de 900 módulos diarios.

49

3.3.3.5

BENTELER

Hojas de elástico desarrolladas mediante el empleo de compuesto de fibras de vidrio y matriz de resina poliuretánico.

Fuente: Grupo Benteler

3.3.4

Autopartes que se fabrican actualmente con materiales compuestos

En una breve lista de las partes que son susceptibles de ser fabricadas con materiales compuestos, ya sea en cortas, medianas o grandes series, se incluyen: Carrocería 

Estructuras de chasis.



Pisos.



Parantes.



Zócalos.



Techos.



Guardabarros.



Paragolpes.



Tapa del compartimento del motor.



Refuerzo de la tapa del compartimento del motor.



Tapas de baúl.



Portones traseros.



Puertas.

Seguridad 50



Elementos de absorción de impactos.



Viga bajo parabrisas.



Barras de absorción de impactos laterales de puertas.



Cajas de baterías.

Motor, transmisión de potencia y trenes 

Manifolds de admisión de aire.



Canalización para turbocompresores.



Bandeja de aceite bajo motor.



Bases de motor.



Arboles de transmisión de potencia (Cardan).



Resortes helicoidales.



Hojas para elásticos de ballesta.



Parrilla para rotulas de articulación.

Interior 

Paneles interiores de puertas.



Soportes de los mecanismos de ventanillas y cerradura.



Tableros de comando.



Estructuras de los asientos.



Estructura de soporte de parasoles.

Exterior 

Panel frontal y parrilla.



Polleras de paragolpes frontales y traseros.



Soportes de radiadores.



Alerones.



Partes de carrocería en general.

51

Figura 19. Autopartes fabricadas con materiales compuestos

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Brasil.

52

4. INCORPORACIÓN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ 4.1

Decisión del empleo de materiales compuestos en la fabricación de la

carrocería de un automóvil El uso de materiales compuestos en lugar de los materiales tradicionales tiene muchas ventajas considerables. Alcanzar una mayor resistencia con menor peso, formando formas complejas más fácilmente, alcanzando mayor durabilidad durante períodos prolongados de tiempo y menor costo de las instalaciones de manufactura son factores que hacen que los materiales compuestos sean más útiles que los materiales tradicionales. Figura 20. Proceso de integración de las tecnologías de los plásticos reforzados a lo largo del tiempo y su proyección actual

Fuente: Composite Materials and Their Uses in Cars. Part I: What Is A Composite Material? 2015.

Por otra parte, una mayor resistencia a la flexión se podría alcanzar empleando compuestos con secciones equivalentes en comparación con los de metal. Por lo tanto, usando metal en lugar de compuesto se agregará peso que podría ser un 53

factor negativo para el producto. Además, los compuestos tienen la capacidad de integración con el fin de reducir el número de piezas. En otras palabras, muchas partes de metal podrían sustituirse con solamente una pieza compuesta, por lo tanto, se reducirían los costos de producción, incluyendo los costos de montaje. En consecuencia, productos hechos de materiales compuestos son durables, de alta calidad y rentables en comparación con los materiales tradicionales. En la industria y los mercados actuales, podrían producirse formas complejas con mayor resistencia, mayor rendimiento y menor peso, así como menor costo con el fin de optimizar la relación costo-beneficio. A modo de ejemplo del análisis del costo del ciclo de vida se presenta el ejemplo de la producción de automóviles: Cuadro 4. Costos de pre manufactura Peso (kg)

Acero (BIW) Fibra

de

Costo medio

Total

del

del

material

costo

Máximo

y

Rango de costo

material

mínimo

del

material

(us$/kg)

(us$)

(us$/kg)

(us$)

370

1,03

381,1

0,77 – 1,3

284,9 - 481

148

16,5

2.442

11 - 22

1.628 – 3.256

Carbono (BIW) Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Argentina.

BIW son todas las estructuras que se han preparado antes de que el cuerpo del coche se desplace a la línea de pintura, eso incluye puertas, y tapas de baúl y motor. Cuadro 5. Costos de la manufactura Costos de Manufactura

Acero BIW (us$)

Fibra de carbono BIW (us$)

Mano de Obra

259

240

Equipamiento

423

110

Herramental

325

172

Otros

395

208

Total operaciones

593

264

Total

1995

994

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Argentina. 54

Cuadro 6. Costo del uso del automóvil Año

Acero (BIW)

Costo de

Valor

Fibra de

Costo de

Valor

nafta

nafta acero

Presente

Carbono

nafta Fibra

Presente

consumo

(BIW) (us$)

(us$)

(BIW)nafta

de

(us$)

consumo (US

carbono

gallon)

(BIW) (us$)

(US gallon) 1

761

1.750,3

1.669,32

585,38

1.346,38

1.307,17

2

712,5

1.638,75

1.544,68

548,07

1.260,57

1.188,21

3

712,5

1.638,75

1.499,69

548,07

1.260,57

1.153,60

4

712,5

1.638,75

1.456,01

548,07

1.260,57

1.120

5

712,5

1.638,75

1.413,60

548,07

1.260,57

1.087,38

6

628

1.444,4

1.209,66

483,07

1.111,07

930,5

7

628

1.444,4

1.174,43

483,07

1.111,07

903,4

8

628

1.444,4

1.140,22

483,07

1.111,07

877,09

9

628

1.444,4

1.107,01

483,07

1.111,07

851,54

10

628

1.444,4

1.074,77

483,07

1.111,07

826,74

11

489

1.124,7

812,05

376,15

865,15

625

12

489

1.124,7

788,40

376,15

865,15

606,8

13

489

1.124,7

765,44

376,15

865,15

589,13

14

489

1.124,7

743,14

376,15

865,15

571,07

Total

8.707

20.026,1

16.398,42

6.697,69

15.404,68

12.637,63

14 años Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Argentina.

Asumiendo una vida útil de 14 años y un kilometraje de 275.000 km el consumo estimado dado el menor peso del vehículo se reduce en un 30% respecto del auto de estructura de acero (11,00 vs. 8,50 km/lt).

55

Cuadro 7. Costo de disposición post uso de los diferentes vehículos al cabo de su vida útil

Valor futuro (luego de 14

Costo Post uso Acero (BIW)

Costo

Post

uso

(us$)

carbono (BIW)(us$)

7

29

4,63

19,17

Fibra

de

años) Valor actual

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Argentina.

Cuadro 8. Resultado del análisis (us$ por vehículo)

Pre

Mínimo

Promedio

Máximo

Mínimo

Acero

Acero

Acero

Fibra

(BIW)

(BIW)

(BIW)

Carbono

Carbono

carbono

(BIW)

(BIW)

(BIW)

de

Promedio

Máximo

Fibra

Fibra

de

de

284,9

381,1

481

1.628

2.442

3.256

Manufactura

1.995

1.995

1.995

994

994

994

Uso

13.144,14

16.398,42

19.716,19

10.110,66

12.637,63

15.166,08

Post uso

4,63

4,63

4,63

19,17

19,17

19,17

Total

15.428,7

18.779,2

22.196,8

12.751,8

16.092,8

19.435,3

manufactura

costo

Ciclo de Vida Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Argentina.

El costo total de ciclo de vida de las partes estructurales de un vehículo en acero es US$ 18.779,15 mientras que esta cantidad es de US$ 16.092,8 para la estructura construida en fibra de carbono. Esto significa que el costo del ciclo de vida de la estructura de fibra de carbono es sólo un 16% menor que el del acero. Así, el análisis de costos del ciclo de vida de estos dos coches plantea que el uso de materiales compuestos de fibra de carbono es razonable para la fabricación. Las principales tecnologías que han sido identificadas para el presente estudio son: 

Construcción sándwich de partes con materiales compuestos.



Desarrollo de producción de materiales compuestos por procesos de molde

cerrado por inyección de la matriz polimérica.

56



Desarrollo de producción de materiales compuestos para procesos de

fabricación de partes por compresión.

4.2

Principales procesos

Los procesos de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica se pueden dividir en dos grandes bloques: molde abierto y molde cerrado. Figura 21. Procesos para la fabricación de materiales compuestos MOLDE ABIERTO

ENROLLAMIENTO FILAMENTARIO

MOLDE CERRADO

LAMINACION CONTÍNUA & PULTRUSIÓN MOLDEO POR VACIO & INFUSIÓN COMPRESIÓN EN CALIENTE INYECCIÓN DIRECTA Y ASISTIDA POR VACIO Fuente: elaboración propia.

4.2.1

Enrollamiento filamentario

Enrollamiento filamentario o Filament winding se lo considera el proceso mecánico más antiguo para la fabricación de materiales compuestos de polímero (FRP) reforzados con fibras. Se originó en la década de 1950 como una técnica avanzada

57

para los casos de motores de cohetes de fabricación. (Koussios, 2004)1. Se compone de bobinado de fibra o cinta impregnada de resina a un mandril giratorio. Ofrece numerosas ventajas sobre otras técnicas de producción. Se caracteriza por fracciones de alto volumen de fibra (entre 60 y 80 %) y la calidad constante del producto terminado.2 Figura 22. Máquina de Fillament Winding programable para la producción de partes por enrollamiento filamentar

Fuente: Seifert and Skinner.

Las partes obtenibles por estos procesos son en general cilindros de GNC y árboles (cardanes) para transmisión de potencia. Figura 23. Cilindros de GNC y árboles (cardanes) para transmisión de potencia.

Fuente: Seifert and Skinner.

1

S. Koussios. Filament Winding: a Unifed Approach DUP Science, Delft University Press, Delft, Netherlands (2004) ISBN 90–407–2551–9 2 Tomado de: Advanced Fibre-Reinforced Polymer (FRP) Composites for Structural Application. A volume in Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering. 2013, Pages 187–206 58

4.2.2

Laminación continua y pultrusión

Pultrusión es un proceso de manufactura que convierte refuerzos de fibra y matrices de resina en compuestos acabados. A diferencia de otros procesos, pultrusión permite la producción continua en un proceso altamente automatizado, que utiliza un troquel calentado para dar forma a la pieza de material compuesto. Estas características hacen que, de los diferentes procesos de fabricación desarrollados en las últimas cinco décadas, pultrusión ofrece la mejor relación productividad/costo (Zureick y Scott, 2000)3. El proceso de fabricación de pultrusión se desarrolló originalmente en los EE.UU. durante la década de 1950 por Goldsworthy. En los primeros días, se utilizó pultrusión para producir cañas de pescar, bastones de esquí y bastones bandera para campos de golf; en la mayoría de las ocasiones combinadas con resinas de poliéster con refuerzos de fibra de vidrio. Las máquinas pioneras utilizadas entonces eran bastante diferentes a las utilizadas en la actualidad; algunas tenían un diseño vertical que comprendía un mecanismo de tracción intermitente (Starr y Ketel, 2000)4 . Desde entonces, la tecnología de pultrusión se ha desarrollado en varias formas, no sólo en el proceso en sí mismo, sino también en las materias primas utilizadas; en particular, en los refuerzos de fibra y matrices poliméricas. Se introdujeron nuevos tipos y disposiciones más complejas de refuerzos en el proceso, junto con los nuevos sistemas de matriz, incluyendo una amplia gama de materiales de carga y aditivos. El tamaño y la complejidad de las secciones transversales de pultrusión ha evolucionado considerablemente y la industria de los compuestos está produciendo una serie de piezas que están siendo utilizadas en diversas aplicaciones de la ingeniería civil.5

3

A. Zureick, D. Scott. Short-term behavior and design of fibre-reinforced polymeric slender members under axial compression Journal of Composites for Construction, 1 (4) (2000), pp. 140–149 4 T.F. Starr, J. Ketel. Composites and pultrusion. T.F. Starr (Ed.), Pultrusion for Engineers, Woodhead, Cambridge, UK (2000), pp. 1–18 5 Advanced Fibre-Reinforced Polymer (FRP) Composites for Structural Applications. A volume in Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering. 2013, Pages 207–251

59

Figura 24. Máquina de laminación continúa por el proceso de pultrusión para la fabricación de perfiles en compuestos de fibras de vidrio

Fuente: Strongwell

Las partes que se producen mediante el proceso de pultrusión son perfiles de sección abierta y huecas múltiplemente conexas. Figura 25. Perfiles de sección abierta y huecas múltiplemente conexas

Fuente: Strongwell

4.2.3

Moldeo por vacío e infusión

El moldeo por transferencia de resina (RTM) se está convirtiendo en un nuevo proceso de fabricación rentable, que ofrece muchas ventajas6. Aumenta su uso, especialmente con la llegada de preformas textiles avanzadas. El costo del material con RTM es mucho menor que con otras tecnologías.

6

B. Rackers. Introduction to resin transfer moulding. T.M. Kruckenberg, R. Paton (Eds.), Resin transfer moulding for aerospace structures, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1998), pp. 1–24

60

En su forma más básica, el proceso consiste en dos etapas principales: En la primera etapa, las fibras de refuerzo, es decir, las preformas, están dispuestas y se combinan en un molde cerrado formando un esqueleto. En la segunda etapa, se lleva a cabo la transferencia de resina en el molde. Durante este proceso de infusión, la resina fluye a través de la preforma, humedece las fibras y se polimeriza. Una vez que el material compuesto desarrolla suficiente estabilidad dimensional, se retira del molde y se post- cura para completar la reacción. Existe la posibilidad de atrapar aire dentro de la preforma por la humedad inadecuada. Esta es una de las limitaciones del proceso RTM7.La producción de partes por infusión se caracteriza para series cortas de piezas o prototipos. Figura 26. Perfiles de sección abierta y huecas múltiplemente conexas

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Brasil.

4.2.4

Moldeo por compresión en caliente

Sheet Moulding Compound (SMC) es el material compuesto más común para ser procesado por moldeo por compresión. La mayoría de las aplicaciones se encuentran en la industria del automóvil donde se necesita gran volumen de producción de piezas fuertes, rígidas, ligeras y resistentes a la corrosión, con tiempos de procesamiento cortos. El moldeo por compresión en láminas (Sheet moulding compound) es la aplicación con mayor éxito de fibra reforzada en compuestos termoestables dentro de la industria del automóvil. La técnica ofrece la fabricación de

7

Tomado de: Permeability characterization of polymer matrix composites by RTM/VARTM. Progress in Aerospace Sciences. Volume 65, February 2014, Pages 22–40

61

material compuesto con mayor producción a bajo costo, y genera un producto de "clase A" versátil con suficientes propiedades mecánicas8. Figura 27. Celda de trabajo típica de la producción automática de partes por el proceso SMC (sheet molding compound)

Fuente: HC Composite.

Las partes producidas por moldeo por compresión (procesos SMC y BMC) son características de las grandes series. Figura 28. Piezas por moldeo por compresión

Fuente: HC Composite

8

Tomado de: Sheet moulding compound (SMC) from carbon fibre recyclate. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Volume 41, Issue 9, September 2010, Pages 1232–123.

62

4.2.5

Inyección directa y asistida por vacío

El moldeo por inyección fue inventado en 1872, es un método de producción bien establecido y bien desarrollado para la producción de una amplia variedad de bienes producidos en masa complejos e idénticos. Moldeo por transferencia de resina (RTM) es un método eficaz para la fabricación de piezas de material compuesto, especialmente con geometrías grandes y complejas. RTM se realiza a baja presión y baja temperatura (típicamente inferior a 5 atm y 100° C). Dado que el proceso se realiza a una presión baja, el costo de las herramientas para moldes se ahorra y los costos de fabricación se reducen. RTM se realiza mediante la inyección de resina termoendurecible y catalizada a través de puertas de inyección en la cavidad del molde pre-cargado con preforma de fibra porosa9. La figura 29 muestra una Típica secuencia de producción de partes por inyección de resina, proceso RTM (Resin Transfer Molding) para series medianas o cortas. Para series largas se usan procesos automáticos con asistencia de prensas. Figura 29. Inyección directa y asistida por vacío

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Brasil.

9

Tomado de: Analysis of resin transfer moulding process with controlled multiple gates resin injection. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Volume 31, Issue 5, 1 May 2000, Pages 407–422

63

Figura 30. Convenciones del proceso Resin Transfer Molding - RTM Sistema de Inyección . Fasermatten: Esteras de fibra . Preformanlage: Sistema de moldeo . Vorforming: Preforma . Harz: Resina . Geschlossen: Cerrado . Härter: Endurecedor .Offen: Abierto . Fertige bauteile: Componentes acabados Fuente: Dieffenbucher

Figura 31. Piezas que se pueden fabricar empleando el proceso de inyección de resina RTM

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Brasil.

El proceso de moldeo por transferencia de resina (RTM) y de vacío de moldeo por transferencia de resina asistido (VARTM) son dos clases de procesos de moldeo líquido de materiales compuestos que se utilizan ampliamente para la fabricación de 64

materiales compuestos reforzados con fibra de avanzada. En el RTM, el trabajo con la fibra se realiza en un molde rígido. La resina es inyectada a través de aberturas en este molde por medio de puertas para saturar completamente la región entre las fibras. Las preformas en VARTM son ubicadas sobre una placa rígida y el molde se sella usando una bolsa de vacío flexible. La presión de vacío extrae la resina en el molde a través de una puerta y asegura que la bolsa flexible esté sellada adecuadamente alrededor de las preformas10 . Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) es un proceso por el cual la resina se extrae a través de las preformas de fibra en un molde por un solo lado utilizando un gradiente de presión inducida. Aunque el enfoque de flujo modelo en VARTM es similar al proceso de moldeo por transferencia de resina (RTM), modelar con VARTM puede ser significativamente más complejo por la compactación de las fibras y la naturaleza de doble escala de la preforma de fibra que se presenta en el RTM11.

Figura 32. Proceso de inyección de resina asistida por vacío

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Brasil.

10

Tomado de: The implications of fiber compaction and saturation on fully coupled VARTM simulation. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Volume 35, Issue 2, February 2004, Pages 159– 169

65

Figura 33. Piezas típicas fabricadas por el proceso de inyección de resina asistida por vacío (VARTM ó RTM light)

Fuente: Asociación Latinoamericana de Materiales Compuestos - ALMACO Brasil.

66

5. EJES DE DESARROLLO Y BASES PARA LA REALIZACIÓN DEL ESTUDIO En este capítulo se abordarán los resultados provenientes del ejercicio de búsqueda de publicaciones científicas y documentos de patentes que colaborarán con las conclusiones a nivel global y doméstico para la Argentina a los efectos de obtener datos registrables sólidos para la validación de eventuales recomendaciones. El abordaje tiene como eje central la fabricación de piezas y partes del vehículo con materiales compuestos, a detallar: 

Con fibras de vidrio.



Con fibras de carbono.



Con fibras naturales.

Respecto de los diseños de vehículos, aspecto previo a la definición de éstos, nuestro país escasamente participa en el desarrollo de los mismos, los que son definidos en las casas matrices y los centros globales de diseño. La investigación se desarrolla teniendo como base los resultados de los ejercicios de búsqueda en bases de datos de publicaciones científicas y documentos de patentes, con la evolución en el tiempo en Países, Temas, Instituciones, Tecnología, Inventores, entre otros.

5.1

Análisis de información a partir de publicaciones científicas

5.1.1

Materiales Compuestos con fibras de vidrio

A continuación, se muestran a las principales instituciones que generan trabajos de investigación relativo a materiales compuestos con fibras de vidrio y sus vinculaciones,

que

demuestran

la

multiplicidad

de

enfoques y

grado

de

complementariedad en el desarrollo de los ensayos y la discusión de los resultados.

67

Figura 34. Mapa de redes de colaboración entre instituciones relacionadas con la industria de los compuestos poliméricos reforzados por fibras de vidrio

68

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Se destaca la producción de las universidades de Malasia mostrando una red propia seguramente vinculada a la expansión económica del país, así como a la fuerte presencia de compañías petroleras. Se observa la concurrencia entre las instituciones universitarias y centros politécnicos, por una parte, y empresas de la industria automotriz como es el caso de PSA Peugeot. También vale mencionar la emergencia de universidades e instituciones del Brasil como fuente de estudios en el desarrollo de estos materiales, por ejemplo, la Comisión de Energía Atómica. Brasil es hoy uno de los mercados que han extendido el uso de los materiales compuestos en la industria aeronáutica (Embraer) y automotriz. A continuación, se presentan gráficos indicadores de la cantidad de trabajos presentados por año, por cada país, y las principales tecnologías abordadas. Se observa que, a pesar de una caída de producción de trabajos en el período 20082009, presumiblemente debido a la crisis económica en tales años, a partir de ese lapso se dio una revalorización de aquellos estudios, superando aún a períodos anteriores a aquella crisis. Se presentan las principales instituciones en la producción de material de estudio, coherente con el diagrama de relaciones entre instituciones. 69

Dentro de los principales países que lideran la producción de contenido en los estudios vemos a los Estados Unidos junto a la India y a Alemania. Las tecnologías abordadas principalmente son relativas a la investigación básica en materiales y, en menor medida, a la ciencia aplicada por la ingeniería. Figura 35. Cantidad de registros relativos a los compuestos de fibras de vidrio

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Resulta del análisis del número de publicaciones relativas a los compuestos con fibras de vidrio que antes de la crisis de 2007/8 se publicaban trabajos de investigación. Luego de dicha crisis el interés se renovó y siguió la tendencia del resto de los materiales compuestos, en este caso acerca de mejoras de composición de los vidrios usados.

70

Figura 36. Principales instituciones con mayor cantidad de publicaciones

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Se destaca una gran atomización de las instituciones que realizan publicaciones, indicando que la temática de investigación es tratada principalmente por varias universidades del mundo. La Universidad de Putra, Malaysia, es la institución que más publicaciones ha presentado en los últimos diez años y, coincidentemente con el grafico de redes, es una de las instituciones que más fuertemente se vincula con otras universidades. Figura 37. Cantidad de publicaciones científicas por país

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer. 71

Se destaca una gran atomización de los países que realizan publicaciones, lo que se condice con la cantidad de universidades que investigan el tema. Si bien Estados Unidos e India ocupan los principales puestos, Brasil emerge en el ranking con un número no menor de publicaciones. Brasil cuenta con la principal empresa fabricante de fibra de vidrio de América Latina que por los años 70 se encontraba instalada en Argentina. Figura 38. Principales áreas temáticas con mayor cantidad de publicaciones científicas

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Se puede observar que se continúa en un fuerte estado de investigación de los materiales y, en segunda instancia, la aplicación a la manufactura.

72

Figura 39. Principales temas abordados en las publicaciones relativas a los compuestos de fibras de vidrio

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Innovation.

En la figura 39 se observan que los tópicos de mayor interés son los relativos a procesos relacionados con compuestos de fibra de vidrio. Los principales temas de interés para la industria autopartista son los relacionados con: 

Las hojas de elásticos de ballesta que reemplazarían a sus predecesores de

acero. 

El empleo de materiales compuestos para la fabricación de materiales

abrasivos para frenos de vehículos. 

El empleo de termoplásticos para la fabricación de compuestos de fibras de

vidrio y PA66. 

El estudio del comportamiento al impacto de diversos compuestos de fibras

de vidrio (termorrígidos y termoplásticos). 

Los problemas surgidos del mecanizado de los compuestos termoplásticos de

fibras de vidrio. 

El comportamiento de las uniones adhesivadas.



El empleo de elementos de absorción de energía de choque para automóviles.

73



El empleo de elementos de absorción de energía de choque para automóviles

usando compuestos híbridos con fibras naturales. 5.1.2

Materiales compuestos con fibras de carbono

Figura 40. Mapa de redes de colaboración entre instituciones relacionadas con la industria de los compuestos poliméricos reforzados por fibras de carbono

Se destaca en este tipo de materiales el liderazgo de la empresa Lamborghini en el desarrollo de la producción de autos de alta performance de calle (Diablo, Aventador).

74

Como antes, vemos que destacadas empresas alemanas como VW y Huntsman colaboran con varias universidades alemanas e inglesas.

Estados Unidos, la República Popular China y Corea del Sur lideran activamente los trabajos en las actividades de investigación y desarrollo de los compuestos de fibras de carbono.

Fuente: Elaboración propia con Thomson Data Analyzer

También se aprecia la relación entre universidades norteamericanas y chinas, como se ve en el gráfico, junto a la universidad de Sydney, Australia y la universidad de Nagoya, Japón. 75

Se desprende la importancia de la vinculación y colaboración en los trabajos. Más abajo se muestra la cantidad de trabajos encontrados en el análisis de las ecuaciones de búsqueda, siendo líderes las universidades chinas y coreanas. Figura 41. Cantidad de estudios publicados en el período 2005-2015 ordenados por año

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Se aprecia el creciente interés en los compuestos de fibra de carbono dada la amplitud de posibilidades al ofrecer variaciones de módulo de elasticidad y resistencia que permiten ampliar las aplicaciones en la industria autopartista. En 10 años se triplicaron los trabajos sobre la materia.

76

Figura 42. Principales organizaciones donde se originaron los estudios publicados durante el período 2005-2015. Cantidad de trabajos publicados en el período por cada institución

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Se destaca una gran atomización de las instituciones que realizan publicaciones, indicando que la temática de investigación es tratada ampliamente por muchas instituciones del mundo.

Figura 43. Cantidad de estudios publicados en el período 2005-2015 ordenados por país de origen

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

77

Al igual que en fibra de vidrio el ranking es liderado por Estados Unidos, pero aparecen grandes jugadores como China y Japón. Existe una gran atomización entre los países que publican. Ningún país latinoamericano aparece entre los principales. Figura 44. Principales temas de los estudios publicados en el período 2005-2015

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Si bien las temáticas sobre compuestos son relativamente nuevas, se destacan las áreas de investigación, relacionadas con las de aplicación a la manufactura.

78

Figura 45. Temas abordados por las publicaciones relativos a los compuestos de fibras de carbono

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Del mismo modo que se visualizó para los trabajos relativos a los compuestos de fibra de vidrio, se aprecia que los estudios en fibra de carbono son, en su mayoría, dirigidos a temas de investigación básica de los materiales y luego a las tecnologías de las ciencias aplicadas. Los estudios más destacados se relacionan a los siguientes tópicos: 

Resinas y matrices cerámicas y de aluminio. Compuestos de fibras de

carbono y su aplicación en autopartes. 

Resistencia a la abrasión. Estudio de las características tribológicas de los

compuestos de fibras de carbono (p. ej.: placas de frenos). 

Detección de las fallas. Análisis de los modos de falla de los compuestos de

fibra de carbono y su empleo en la industria aeronáutica y automovilística. 

Fabricación de automóviles, siendo de interés el desarrollo de fibras a más

bajo costo de producción que permita reducir el costo final de los automóviles y ampliar el uso de estas fibras. 

Uniones adhesivadas y mecanizadas.



Análisis de impacto y modo de colapso, especialmente en cuanto a la

seguridad de los pasajeros.

79

5.1.3

Materiales compuestos con fibras naturales

El relevamiento de los estudios y artículos técnicos cubiertos en este apartado no reflejan aún cabalmente los alcances de las aplicaciones de las fibras naturales y cargas del mismo origen, siendo necesario restringir aún más las ecuaciones de búsqueda. De todos modos, se observa que la cantidad de trabajos en este tópico son menores en relación a los correspondientes a las fibras sintéticas y de vidrio. Es de mencionar, sin embargo, los temas abordados, entre otros: 

Fibras naturales, características de las fibras y de los tejidos (no tejidos)

desarrollados. Estudio de la amplia diversidad de fibras y su preparación para uso en compuestos. 

Resina epoxi, adherencia. Compuestos híbridos de fibras de jute y palma.



Moldeo por compresión, y la conductividad eléctrica de los compuestos de

fibras naturales. 

Reciclado de fibras.



Módulo de tensión de los cabos de fibras naturales. Figura 46. Temas abordados por las publicaciones, relativos a los compuestos de fibras de origen natural

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

80

5.2

Análisis de información a partir de patentes de invención

5.2.1

Materiales compuestos con fibras de vidrio

Se destaca la República Popular de China como el principal actor en el desarrollo de compuestos de fibras de vidrio, dado que la industria automotriz en dicho país se halla en franco crecimiento necesitando proteger sus innovaciones. Las empresas y las universidades chinas invierten en desarrollo tecnológico, entre ellas se pueden mencionar a Hyundai Motor Comp., Toyota Motor Corp. y Mitsui Chemical Inc.

81

Figura 47. Mapas de redes que vinculan a los actores solicitantes de patentes relacionados con la industria de los compuestos poliméricos reforzados por fibras de vidrio

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

82

Figura 48. Principales organizaciones con mayor cantidad de solicitudes de patentes en el período 2005-2015

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Existe una gran atomización de organizaciones que trabajan en la temática, destacándose a Hyundai como la única terminal automotriz dentro de los diez primeros, la cual no está radicada en Argentina.

83

Figura 49. Áreas tecnológicas con mayor cantidad de solicitudes de patentamiento por países

Fuente: Elaboración propia con Thomson Innovation

China es el principal país en donde se realizan las patentes, seguido por lejos por Japón. Las principales temáticas son: IPC

Descripción

C08L

COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables.

C08F C08G

Pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos.

C09

Filamentos o fibras artificiales.

D01F

Composiciones para el tratamiento de textiles.

C08K

UTILIZACIÓN

DE

SUSTANCIAS

INORGÁNICAS

U

ORGÁNICAS

NO

MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICIÓN (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos). B29C

CONFORMACIÓN O UNIÓN DE LAS MATERIAS PLÁSTICAS; CONFORMACIÓN O UNIÓN DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS.

Las principales áreas tecnológicas en donde se está protegiendo más en estas tecnologías están relacionas con las que muestra el siguiente gráfico: 84

Figura 50. Principales áreas tecnológicas donde más se patenta

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Innovation.

Si bien el principal tema es general “Compuestos que contienen fibra de vidrio”, es decir, aplica a todas las industrias, el segundo, B60R 13/02-08, hace referencia en forma específica a vehículos o sus partes, aislamientos, molduras decorativas. Esto denota el creciente interés en la aplicación de este tipo de materiales en los vehículos con el fin de la disminución del peso. Listado de los temas abordados en las patentes: IPC

Descripción

C08K07/14

Compuestos que contienen fibras de vidrio en términos generales.

C08K13/02-04-06-

Compuestos

08

explicitados.

C08L 67/02

Resinas de poliésteres, PET, PBT modificados para aumentar su

que

incorporan

elementos

no

clasificados

o

no

resistencia al envejecimiento, la corrosión, al calor o incrementar su capacidad antiestática. C08L 77/02-06

Poliamidas (nylon 6 ó 66) reforzadas y modificadas para aumentar su resistencia al fuego

por

adición

de

componentes

inorgánicos,

resistencia mecánica, y a la corrosión. B29C 47/92

Procesos industriales de transformación mediante conformación,

85

moldeo por extrusión. B60R 13/02-08

Vehículos o sus partes, aislamientos, molduras decorativas.

Figura 51. Cantidad de patentes registradas por año, en el período 2005-2015. Clasificadas por tecnología

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Innovation

Se aprecia que la evolución del registro de patentes ha crecido en la última década mostrando el interés en la mejora de los materiales usados como matrices en sus atributos para la seguridad de los vehículos. La mayor cantidad de patentes referencia hacia la aplicabilidad, es decir, el mejoramiento de los procesos industriales (tecnología de procesamiento del compuesto).

86

5.2.2

Materiales compuestos con fibras de carbono

Figura 52. Mapas de redes que vinculan a los actores solicitantes de patentes relacionados con la industria de los compuestos poliméricos reforzados por fibras de carbono

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Se destaca la República Popular de China como el principal actor en el desarrollo de compuestos de fibras de carbono, dado que la industria automotriz en dicho país se 87

halla en franco crecimiento necesitando proteger sus innovaciones. Sin embargo, lo que se aprecia es una gran atomización de la producción intelectual con pocas redes de complementación e integración de los trabajos. A diferencia del proceso en China, en Japón se observa una actividad importante por las automotrices de alcance global como son Toyota, Honda, Toray y Mitsubishi. En particular, Honda es líder en la industria de motocicletas, lo que explica en parte la cantidad destacable de patentes y su virtual aislamiento al no cooperar con otras instituciones. Son de mencionar Alemania a través de BMW y Corea del Sur, que se ve representada por Hyundai. Figura 53. Principales organizaciones con mayor cantidad de solicitudes de patentes en el período 2005-2015

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

En la figura 53 se destacan las empresas globales japonesas. Aparecen varias empresas fabricantes de automóviles demostrando interés en la temática y la empresa autopartista ZF que tiene sede en Argentina y en Brasil.

88

Además, la empresa TORAY Industries es una de las fabricantes de fibra de carbono más importante del mundo, y contribuye activamente a la investigación y aplicabilidad de compuestos. Entre las tecnologías principales sujetas a la producción de patentes se destacan: IPC

Descripción

B32B 27/12

Dirigido a los laminados estratificados con capas filamentosas.

B60R

Aplicación a partes de las instalaciones de visión óptica, protección o seguridad,

maleteros,

otras

instalaciones

eléctricas.

Partes

de

embellecimiento. B62D25/20

Principalmente para aplicación a carrocerías y chasis.

C08K

Compuestos que contienen fibras (de carbono) en términos generales.

03/04-

22-34 07/06 C08K 13/04-06

Compuestos que incorporan elementos no clasificados o no explicitados.

C08L 63/00

Resinas epoxi, modificados para aumentar su resistencia al envejecimiento, la corrosión, al calor o incrementar su capacidad antiestática.

C08L 77/02

Poliamidas (nylon 6 ó 66) reforzadas (con fibras de carbono) y modificadas para aumentar su resistencia al fuego por adición de componentes inorgánicos, resistencia mecánica, y a la corrosión.

89

Figura 54. Áreas tecnológicas con mayor cantidad de solicitudes de patentamiento por países

Fuente: Elaboración propia con Thomson Innovation.

Nuevamente, China es el principal país en producción de propiedad intelectual en esta temática, seguido por Japón. Vale destacar que China sigue investigando sobre los laminados, siendo Japón vanguardista en la aplicación de los mismos en los procesos de producción; con aplicación específica en carrocerías y chasis.

90

Figura 55. Cantidad de patentes registradas en el período 2005-2015 clasificadas por tecnología

Fuente: Elaboración propia con Thomson Innovation

Figura 56. Cantidad de patentes registradas por año, en el período 2005-2015. Clasificadas por tecnología

Fuente: Elaboración propia con Thomson Innovation

Se aprecia un crecimiento del registro de patentes en los últimos cinco años, que dispara el interés principalmente por la combinación de la fibra de carbono con otras resinas y aditivos. Aparece una tendencia creciente en los tres últimos años hacia la aplicación en piezas de prevención (seguridad pasiva, Ej. ignífugas) y varias partes de vehículos de motor, esto potenciado principalmente por su utilización en maquinarias agrícolas.

91

5.2.3

Materiales compuestos con fibras naturales

Figura 57. Mapa de redes que vinculan a los actores solicitantes de patentes relacionados con la industria de los compuestos poliméricos reforzados por fibras naturales

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

La mayor vinculación está plasmada por la empresa SABIC, una de las petroquímicas más grandes del mundo, con varias universidades ubicadas principalmente en Brasil (país con un potencial altísimo para la fabricación de fibras naturales). En segundo término podemos ver el interés de varias organizaciones chinas en la materia pero con interconexiones muy aisladas, a diferencia de las de SABIC. 92

Entre los principales actores de la producción de propiedad intelectual en el período 2005-2015 se encuentran dos grandes países con fuertes industrias de fibras naturales como son China y Brasil. Además, se destaca que tanto las empresas como las universidades realizan investigación y patentan sobre la temática. Figura 58. Principales organizaciones con mayor cantidad de solicitudes de patentes en el período 2005-2015

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Se destaca que luego de China aparecen varias organizaciones de Brasil patentando sobre compuestos con fibras naturales. Esto denota una ventaja competitiva para aquellos países que serán productores naturales de las fibras, ocasionando que en principio algunas potencias mundiales como Japón, Corea del Sur, Alemania, Estados Unidos no se vuelquen a su investigación y aplicabilidad (Por no contar con el recurso natural).

93

Figura 59. Principales organizaciones en su participación en la producción de propiedad intelectual en los compuestos de fibras naturales

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Innovation.

En los últimos años se ha visto incrementado el interés por este tipo de compuestos, siendo desde sus inicios la Universidad Estadual de Campiñas (Brasil) la principal impulsora de la temática junto con la organización SABIC, que tal como vislumbra el grafico de redes, tienen una estrecha vinculación. Vale destacar que en los últimos tres años China comenzó muy fuerte con el registro sobre este tipo de compuestos. La japonesa Toyota (fabricante de automóviles) también incrementó su interés.

94

Figura 60. Cantidad de patentes registradas en el período 2005-2015 clasificadas por tecnología

Fuente: Elaboración propia a partir de Thomson Data Analyzer.

Las principales tecnologías comprendidas por las patentes son: IPC

Descripción

B60R 13/00-02-08

Aplicación a partes de las instalaciones de visión óptica, protección o seguridad,

maleteros,

otras

instalaciones

eléctricas.

Partes

de

embellecimiento. B62D 25/20

Principalmente para aplicación a carrocerías y chasis.

B32B27/02-12-

Dirigido a los laminados estratificados con capas filamentosas.

37/10 C08K 03/34-07/14

Compuestos que contienen fibras (naturales) en términos generales

C08L 77/00-02

Poliamidas (nylon 6 ó 66) reforzadas y modificadas para aumentar su resistencia al fuego por adición de componentes inorgánicos, resistencia mecánica, y a la corrosión.

95

6. MATERIALES COMPUESTOS: PERSPECTIVAS Y DESAFÍOS EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ Durante las últimas décadas, la industria automotriz ha venido enfrentando desafíos crecientes en cuanto a las exigencias de los consumidores – y de las regulaciones gubernamentales – con respecto a la seguridad y la sustentabilidad ambiental de los vehículos. En ambos casos, el peso y la resistencia de los materiales con los que están fabricados son esenciales para un buen desempeño. En cuanto a seguridad y a la sustentabilidad ambiental, es bien sabido que cuanto más liviano es un vehículo menor será su consumo de combustible y por ende disminuirá la contaminación. La convergencia de ambas exigencias ha colocado a la industria frente a un gran desafío: cumplir las normas de consumo de combustible requiere reducir la masa del vehículo (o sea, materiales más livianos), pero, paralelamente, la seguridad incremental necesita materiales de mayor resistencia para la estructura de los autos. El reto comenzó a ser, y continúa siendo, lograr materiales cada vez más resistentes y livianos al mismo tiempo, que superen a los aceros tradicionales. Todo esto, por supuesto, a costos cada vez más competitivos. Claramente, el crecimiento de los materiales compuestos en el mercado automotriz se deberá principalmente a cuatro factores: 

En primer lugar, la constante demanda de vehículos eficientes en consumo de

combustible, principalmente para reducir el peso, debido a su ligereza y rigidez. 

En segundo lugar, las regulaciones ambientales para bajas emisiones de CO2 y

la eficiencia de combustible en la UE y los EE.UU. Estas medidas dictan vehículos más eficientes a partir del año 2015. En la UE, la meta de 2015 para las emisiones de CO2 promedio es de 130 g/km y la meta para el año 2020 se reduce a 95g/km. En los EE.UU., el gobierno de Obama dio a conocer los estándares aún más altos Corporate Average Fuel Economy (CAFE), en 2012, donde los fabricantes de automóviles requieren aumentar la eficiencia de combustible promedio de los nuevos coches y camiones a alcanzando una meta de 54,5 millas por galón para el año 2025. 96

El programa CAFE tiene como objetivo mejorar la economía de combustible y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que se traducirán en un ahorro de más de $ 1,7 billones de dólares en demanda de combustible y la reducción del consumo de petróleo de Estados Unidos por 12 mil millones de barriles. Los fabricantes de automóviles han respondido a las regulaciones de baja emisión con la reducción de peso del vehículo con el uso de componentes compuestos, así como con la reducción motores en el segmento de baja y media. 

En tercer lugar, el aumento de la demanda de vehículos eléctricos e híbridos

en el que los materiales compuestos han sido el socio ideal para encontrar la mejor opción en cuanto a materiales ligeros sustituto de acero pesado y hierro en todo tipo de vehículos. 

En cuarto lugar, se observa una tendencia hacia la integración de una

multiplicidad de materiales (existentes y nuevos) en la fabricación de automóviles, que implican fuertes desafíos en materia de diseño, adaptación de procesos productivos y aplicación de nuevos materiales o mejora de los existentes. Figura 61. Tendencias de la industria automotriz

Fuente: Lucintel. “Strategic Growth Opportunity in Composites Industry”. April 2014.

97

Como resultado, se destacan áreas de innovación tendientes a la reducción de peso, mejoras aerodinámicas y aplicación de nuevos materiales, con el objetivo final de reducir la emisión de CO2. Las ventajas del empleo de los materiales compuestos se basan en su comportamiento comparado con los materiales tradicionales a partir de los requerimientos funcionales para los que han sido diseñados, por ejemplo: 

Mayor resistencia a la fatiga.



Altos módulos de elasticidad y resistencia, específicos.



Menor peso estructural.



Resistencia a la propagación de fisuras.



Mayor resiliencia y resistencia al impacto.



Mayor resistencia a la corrosión.



Aislación térmica.



Aislación acústica.



Aislación eléctrica.



Transparencia a las ondas electromagnéticas. Amagnéticos.



Mayor calidad de terminación superficial.

Por otra parte, el alto costo de algunos de los materiales compuestos empleados, especialmente la fibra de carbono, y las dificultades en la reparación y reciclaje, han sido uno de los puntos clave del trabajo en los últimos años, a los fines de evitar propiciar su penetración en un mayor volumen y a los segmentos de automóviles de gama baja donde el costo y las escala son cruciales. La principal desventaja que presentan los materiales compuestos comparados con los materiales tradicionales (metales, madera, hormigón, etc.) es su mayor costo inicial, cuya contrapartida es su bajo costo de mantenimiento a lo largo de la vida útil. Otra dificultad es la complejidad de su procesamiento. Desafíos de piezas de material compuesto: 

Infraestructura existente a base de metal (acero) diseño, prototipos,

herramientas, fabricación, unión, pintura, reciclaje.

98



Modelado predictivo.



Enfoque de diseño holístico necesario.



Reducir el tiempo de ciclo de fabricación (por ejemplo, piezas de fundición vs.

estampadas). 

Costo de materiales.



Estandarización de materiales (productos básicos vs. material de ingeniería).

Por último, pero no menos importante, la fuerte posición de las empresas siderúrgicas en el sector del automóvil como los principales proveedores de materiales de carrocería, motor y tren motriz, en conjunto con una fuerte inversión existente de los fabricantes de automóviles en líneas producción metálicos, impide la fácil sustitución de metal con materiales compuestos . Figura 62. Limitaciones de los materiales compuestos para ofrecer mejores soluciones

Fuente: Lucintel. “Strategic Growth Opportunity in Composites Industry”. April 2014.

99

Figura 63. Limitaciones: piezas de fibras de carbono son cinco veces más costosas que las piezas de acero

Fuente: Lucintel. “Strategic Growth Opportunity in Composites Industry”. April 2014.

Las claves son: 

Reducción de precio, debido a un mayor volumen y economías de escala.



La introducción de reciclaje.



Los procesos de reparación que requieren de mayor experiencia en ingeniería.



Mejora de la ecuación económica que permitirá nuevas inversiones tanto en

productos finales como en insumos, que permitirá superar las restricciones existentes y desarrollar nuevos usos y aplicaciones acordes a las nuevas regulaciones y estándares.

100

Figura 64. Las cinco mejores áreas para la innovación y proyectos de I&D en materiales compuestos para atender las necesidades del mercado

Fuente: Lucintel. “Strategic Growth Opportunity in Composites Industry”. April 2014.

6.1

Estrategia de reducción de peso

Los fabricantes de materiales compuestos, apuntan a lograr para la década 20252035 hasta un 30% de participación en el peso total de la estructura del vehículo, obteniendo así un reducción del consumo de combustible de hasta 50%, junto a otras mejoras en el empleo de combustibles GNC. Es una tendencia la estrategia de los fabricantes llamada “múltiples materiales” la que da importancia no solo a la performance del vehículo sino también a la producibilidad y a la disposición final al cabo de la vida del mismo. La estrategia de reducción de peso se puede dividir en: 

Reemplazo del material más pesado por otro de menor densidad o el

reemplazo por un material de mayor resistencia con menores espesores. 

Optimización de la geometría del elemento resistente de modo de conferirle

mayor rigidez debido a su forma. 

Concepción del sistema en lugar de la pieza a través de la integración de

partes distintas.

101



Cambio de los requerimientos del diseño ya sea por exigencia de las

regulaciones gubernamentales o por variaciones en las expectativas de los clientes. En todo caso, la complejidad del diseño es cada día mayor involucrando centros tecnológicos de avanzada, como se ha visto más arriba, la integración de varios fabricantes en el desarrollo de plataformas comunes para reducir el costo de desarrollo y fomentar la complementariedad, la reducción del costo de los procesos de producción y los equipos necesarios para los mismos.

6.2

Potencial de exploración de ventaja comparativa producto del desarrollo de

fibras naturales La sociedad mundial avanza hacia una economía "verde", basada en la eficiencia energética, y es aquí donde se presenta una triple oportunidad: las materias primas renovables en los productos polímeros, los procesos industriales que reducen las emisiones de dióxido de carbono y materiales reciclables que reduzcan al mínimo los desechos. Las fibras naturales son un recurso renovable por excelencia. Su producción, procesamiento y exportación tienen gran importancia económica para muchos países en vía de desarrollo, resultando vital para la subsistencia y la seguridad alimentaria de millones de pequeños agricultores y procesadores. Los principales actores de la producción de propiedad intelectual en el período 20052015 son dos grandes países con fuertes industrias de fibras naturales como son China y Brasil. De América Latina, Brasil es el único país que a nivel gobierno, universidad y empresa está investigando sobre compuestos, tratando de explotar una ventaja competitiva a través de las fibras naturales.

102

Una de las empresas petroquímicas más grandes del mundo, SABIC, lidera la red de vinculaciones con universidades y centros de investigación, con principal base en Brasil (Universidad Estadual de Campinias). En los últimos tres años, China comenzó muy fuerte con el patentamiento sobre este tipo de compuestos, sumándose a la aparición de la japonesa Toyota. La ventaja competitiva de los países que por recursos naturales puedan ser productores de fibras (Brasil, China), ocasiona, en principio, que algunas potencias mundiales como Alemania, Estados Unidos, Corea del Sur y Japón no se vuelquen a su investigación y aplicabilidad. Las fibras naturales tienen emisiones neutrales de dióxido de carbono. Al procesarlas se crean residuos que pueden ser utilizados en materiales compuestos para la construcción de viviendas o para generar electricidad. Y al final de su ciclo de vida son 100% biodegradables. Entre los aspectos positivos de la utilización de las mismas se destacan: 

Bajo impacto ambiental de la producción de fibras naturales en comparación

con la producción de fibra de vidrio. 

Energía y créditos de carbono del final de la vida de las fibras naturales por

incineración. Si bien el mercado mundial de fibras naturales hoy es pequeño, Argentina tiene el potencial para explotar los recursos naturales y poder producir productos reforzados con fibras naturales y ser exportador de las mismas.

6.3

Oportunidades y Amenazas



La tendencia global en el empleo de materiales compuestos, objeto de la

investigación, y su aplicación en la ingeniería del transporte, es de crecimiento en las dos próximas décadas. 

Se detectan oportunidades en el desarrollo de materiales compuestos cuyas

propiedades serán incrementadas respecto de los de sus tipos actuales. 103

Especialmente la resistencia mecánica de las fibras sintéticas, y mejoras en las matrices poliméricas, tales como cortos períodos de curado, bajos picos exotérmicos y altas resistencias. 

En cuanto a los procesos, las oportunidades se vislumbran en el desarrollo de

la RTM (Moldeo por Transferencia de Resina) de alta presión buscando la reducción en el tiempo de ciclo a menos de 10 minutos. También en la mejora de la tecnología de mecanizado de compuestos; y el desarrollo de termoplásticos reforzados con fibras continuas. 

Asimismo, el desarrollo de la tecnología del reciclado de los compuestos de

fibras carbono representa una oportunidad dado que se encuentra en los principios de investigación. Figura 65. Oportunidades de los materiales compuestos en la industria automotriz

Fuente: Lucintel. “Strategic Growth Opportunity in Composites Industry”. April 2014.

En síntesis, el mercado global de materiales compuestos se estima en $ 24,3 mil millones en 2014, y se prevé que crezca un 5,8% la tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) en próximos cinco años para llegar a ~ $ 34,1 mil millones en 2020, donde se espera que los materiales compuestos en la industria automotriz puedan tener una tasa de crecimiento del 6,5%.

104

Si bien hay más de 30.000 aplicaciones en materiales compuestos en el mundo, el mercado está fragmentado con muchos jugadores pequeños. Donde el mercado de compuestos de carbono es probable que experimente un mayor crecimiento que los compuestos de vidrio. Figura 66. Mercado de los materiales compuestos

Fuente: Lucintel. “Investment Opportunities in Composite Application”. May 2015. 

En cuanto a las amenazas, se verifica que materiales como las aleaciones de

aluminio suplantan a los aceros dado que su producibilidad es igual a estos y los costos son competitivos respecto de los compuestos, con la particularidad de ser más livianos.

6.4

Retos de la industria automotriz



Los fabricantes de automóviles deben prestar gran atención a los aspectos de

seguridad relativos a los choques, sean estos frontales, laterales o traseros. El efecto en la estructura y el modo en que los esfuerzos debidos al impacto se distribuyen en ella, la absorción de la energía del impacto, las deformaciones de la celda, etc. son clave para la elección de los materiales a usar en la construcción de las carrocerías de los próximos lustros. 

A pesar del desarrollo de los materiales compuestos y las tecnologías de

producción, los fabricantes más importantes del planeta siguen confiando mayoritariamente en los metales como en las aleaciones de aluminio, en láminas, el 105

magnesio como aleaciones para piezas coladas, el magnesio en láminas, en menor medida los aceros de alta resistencia, y finalmente, en los compuestos. Los ejemplos más importantes de esta tendencia son la pickup F-150 de FORD Motor Co y el prototipo de próxima generación del Golf de VW, de grandes series de producción mayores al medio millón de unidades anuales. 

El costo inicial de los materiales compuestos. Estos hallan un campo propicio

en las series medianas y cortas, estas últimas relacionadas a automóviles innovadores como los EV (eléctricos) o HV (híbridos), los autos de alta gama como Lamborghini (Diablo, Aventador), Ferrari (FXX, P4/5), Zonda del argentino Pagani, Maserati (MC-12), etc. 

Falta de procesos de alto volumen de producción para 50.000 a 100.000

unidades anuales. 

Ciertos modelos de calle como son el BMW i3, eléctrico, en cuyo diseño se

considera clave la reducción del peso para permitir una mayor autonomía, incorporan partes significativas de la estructura en compuestos de fibra de carbono, combinado con partes del chasis de aleación de aluminio. 

Tasa de producción de laminados mayor a 150 kg/hora. Mientras la

producción emplee largos ciclos de procesamiento este será un aspecto negativo para el empleo en medianas y grandes series. 

Otras debilidades relevadas son: rugosidad de la superficie de las partes

debido a la contracción de la matriz polimérica, unión de las partes hechas en materiales compuestos a las partes metálicas (adhesivos), reparación dificultosa de partes adhesivadas (unidas) de difícil separación.

106

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Los principales países que lideran la producción de publicaciones de compuestos con fibras de vidrio son Estados Unidos, India y Alemania. Se observa una vinculación entre universidades, centros politécnicos y empresas fabricantes de vehículos, volcados fuertemente a la investigación de materiales y en menor medida a la aplicación a la manufactura. Brasil aparece en el puesto 7 de países que publican, destacando que cuenta con la principal empresa fabricante de fibra de vidrio de América Latina que por los años 70 se encontraba instalada en Argentina. La misma ha extendido su uso hacia la industria aeronáutica y automotriz. En lo que respecta a patentes, China es el principal actor en el desarrollo de compuestos de fibras de vidrio, dado que la industria automotriz en dicho país se halla en franco crecimiento necesitando proteger sus innovaciones; seguido por lejos por Japón. Los principales temas abordados por las patentes apuntan a vehículos y partes, aislamiento y molduras entre otros, denotando un creciente interés en la aplicación de estos materiales a los vehículos con el objetivo de reducción de peso. A diferencia de las publicaciones, las patentes (principalmente presentadas en China) apuntan hacia tecnologías de procesamiento de la fibra, es decir, aplicación por sobre investigación. En el análisis, tanto de las patentes como de las publicaciones, se ha podido apreciar el creciente interés en los compuestos de fibra de carbono dada la amplitud de posibilidades al ofrecer variaciones de módulo de elasticidad y resistencia que permiten ampliar las aplicaciones en la industria autopartista. En 10 años se triplicaron los trabajos sobre la materia, principalmente sobre resinas, resistencia a la abrasión, de aplicación a partes de motor y maquinaria agrícola.

107

La utilización de fibra de carbono, en los vehículos de media y gama baja, se incrementará sustancialmente, impulsada por el mayor volumen de producción de materias primas, masificación de procesos, materiales ligeros y resistentes que puedan dar por resultado una proliferación de componentes en materiales compuestos. Estados Unidos, China y Corea del Sur lideran los trabajos en las actividades de investigación y desarrollo de los compuestos en fibras de carbono, apreciándose las relaciones entre universidades intra país. En lo que respecta a patentes en fibra de carbono, se destacan las empresas globales japonesas, donde aparecen empresas fabricantes de automóviles, autopartistas y fabricantes de fibras de carbono. China, y en segundo lugar Japón, son los principales receptores de patentes en la materia. Vale destacar China continúa investigando sobre laminados y Japón lleva la delantera en la aplicación de los mismos en carrocerías y chasis. Del mismo modo que se visualizó para los trabajos relativos a los compuestos de fibra de vidrio, se aprecia que los estudios son en su mayoría dirigidos a temas de investigación básica de los materiales y luego a las tecnologías de las ciencias aplicadas. En esta línea, puede destacarse el proyecto I+D europeo denominado “Super Light Car” liderado por Volkswagen Germany. Su objetivo fue el desarrollo y diseminación de tecnologías y diseños que permitan un ahorro en peso de hasta el 30% de los vehículos de clase C en generaciones futuras, respetando las restricciones de coste de estos populares modelos. Se ha desarrollado también un panel de suelo en carbono en el proyecto europeo "Tecabs".

108

Figura 67.Proyecto “Super Ligth Car” - Volkswagen Germany

Fuente: Super Light Car, Proyecto Europeo TECABS, Panel de Suelo de SISTEMAS Y PROCESOS AVANZADOS S.L. España.

Figura 67: Panel de suelo de automóvil por RTM que reduce el peso del vehículo en un 50% y reduce el ensamblaje de 28 piezas metálicas a 8 preformas de fibra de carbono. Es competitivo en costo aunque no cumple los requerimientos de tiempo de ciclo. Claro está que la presencia de patentes con diseños específicos y la utilización de licencias son cada vez más frecuentes en aquellos productos de mayor complejidad tecnológica (módulos y sistemas) y siendo la clave en el proceso productivo. En estos casos, las terminales automotrices suelen realizar el proyecto en forma conjunta y en cooperación con los proveedores globales. Utilizan estas formas

109

contractuales de acceso a la tecnología como instrumento para protegerlos comercialmente. A pesar de la evolución reciente muy favorable en la actividad automotriz, por el lado autopartista existe un fuerte incremento de la competencia de productos originarios de extra–zona en el mercado regional, especialmente los asiáticos. Argentina y Brasil constituyen mercados atractivos, sobre los cuales hay fuerte presión de la oferta externa y se acrecienta la competencia de unidades provenientes de extra-zona. En este marco, y tal como se mencionaba en la introducción, el modelo enfrenta no pocos desafíos, pero seguramente también grandes oportunidades: 

Mantener el peso relativo dentro del ciclo de asignación de modelos (disputa

regional con Brasil y México). Sin estas asignaciones se estarían produciendo vehículos menos modernos que cada vez resultarían de más difícil aceptación por parte del mercado, tanto local como externo. 

Adaptar la producción a los nuevos requerimientos de la demanda. Brasil y

México están más adelantados en materia de nuevas tecnologías por decisión de terminales de desarrollar capacidades locales de diseño y por adaptación de su producción a nuevos requerimientos tecnológicos. 

Enfrentar un escenario más competitivo en Latinoamérica a nivel productivo y

comercial. Marcas del sudeste asiático intensifican inversiones en la región para la producción (foco en Brasil, Uruguay y México), lo cual alterará la dinámica comercial intrazona con sus nuevos jugadores y nuevos modelos. 

Nuestro país posee buenas perspectivas en el desarrollo de distintas

actividades del complejo automotriz, ya que cuenta con recursos humanos profesionales de reconocida capacidad científica y también de laboratorios de I+D+i de primer nivel. En este contexto, el papel del Estado se torna fundamental para potenciar estas capacidades impulsando nuevas acciones en el área. 

Resulta prioritario apoyar a las empresas en la implementación y desarrollo de

tecnologías de procesos. Ello resulta fundamental, ya que, aunque en nuestro país se estuvieran llevando a cabo desarrollos propios, se requiere de la decisión de las terminales para su efectiva aplicación, lo cual sería de muy baja probabilidad de ocurrencia por la gran cantidad de barreras corporativas existentes.

110

Evidentemente, no resulta posible afrontar los altos costos de I+D en forma independiente de las terminales y PMG, ya que sin la demanda para una futura aplicación productiva resulta por demás riesgosa semejante inversión.

7.1

Rol de la investigación, innovación y transferencia de tecnología

Considerando que los gobiernos y dependencias responsables del desarrollo industrial deberían reconocer la oportunidad competitiva que los materiales compuestos representan para la industria estratégica automotriz, una buena fórmula es crear o impulsar apoyos para que las empresas los dediquen a la investigación y el desarrollo en aspectos relacionados con la aplicación de nuevas tecnologías. De esta manera, propiciar el incremento del contenido regional, encontrando en los materiales compuestos un aliado estratégico para el incipiente esquema de sustitución de importaciones, sobre todo con fibras naturales. Pueden encontrarse estímulos interesantes en el desarrollo del programa INNOVA AUTO, créditos impositivos por el 50% de los gastos en I+D que realicen en Brasil (con límite máximo en el 2% de su facturación), pero más allá de proponer aquí cual sería el estímulo, nos limitamos a proponer actividades que quizás debieran estar contempladas: Investigación y Desarrollo: 

Investigación básica para adquirir conocimiento de nuevos fenómenos en el

desarrollo de nuevos productos, procesos o sistemas. 

Investigación aplicada para adquirir nuevos conocimientos en el desarrollo o

mejora de productos, procesos y sistemas. 

Desarrollo experimental por el que se realizan pruebas o demostraciones de la

viabilidad técnica o funcional de los nuevos productos, procesos, sistemas y servicios. 

Servicios de apoyo técnico: servicios destinados exclusivamente a la

realización de proyectos de investigación, desarrollo o innovación tecnología.

111

Se deben incluir entre los gastos en I+D las actividades de diseño secundario y adaptación de productos y procesos que ya realizan habitualmente para la región, partiendo de las actividades de I+D y diseño primario realizadas en sus casas matrices. Gastos en Ingeniería, Tecnología Industrial Básica (TIB) y Capacitación de Proveedores: 

Desarrollo de Ingenierías referidas al diseño de nuevos productos o procesos

de fabricación, adición de nuevas funcionalidades o características de productos o procesos que implican mejoras en la calidad o la productividad. 

Tecnología Industrial Básica (TIB) del diseño y la fabricación de nuevos

instrumentos específicos, ya sean de medición o de calidad. 

Capacitación de los proveedores. Conceptos y prácticas sobre la planificación,

las estrategias, los procesos, las tecnologías, la innovación, el desarrollo de nuevos productos, la gestión y el esfuerzo cooperativo entre la organización de la compra y los proveedores del segmento de automóviles para lograr las mejoras deseadas. La capacitación de los proveedores abarca la organización de compras de los insumos estratégicos para el desarrollo de habilidades y destrezas de los proveedores, establecer conjuntamente programas destinados a aumentar la producción nacional de insumos estratégicos y mejorar el nivel de competitividad. Las actividades de formación de los proveedores pueden incluir proveedores del segmento de piezas de automóviles que ya están en la cadena de suministro, que ya tengan participado o de nuevos proveedores. La agenda internacional de los materiales compuestos en la industria automotriz, nos marca claramente cuál es el camino, y las oportunidades que se presentan:

7.2

Materiales compuestos en Argentina

Hoy en día la fabricación de partes de vehículos en compuestos son una realidad, es decir, que no se está en el ciclo de investigación, sino de aplicación. Falta la consolidación para lograr una producción a escala.

112

En Argentina, el trabajo sobre compuestos es incipiente. A modo de ejemplo se puede nombrar el emprendimiento Kohlenia12 que fabrica en compuestos de carbono tubos de escape, cascos y resortes de amortiguador. Se ha detectado que muchas empresas instaladas en Argentina tienen casas matrices que desarrollaron y aplican tecnologías de compuestos. Es primordial buscar las herramientas para fomentar la transferencia del proceso tecnológico hacia la sede local. Con el objetivo de inculcar los conocimientos sobre este tipo de materiales, se recomienda la inclusión en las carreras universitarias de ingeniería, que permita desarrollar o adquirir por transferencia estos procesos industriales, los cuales requerirán el desarrollo de capital humano para la ejecución (técnicos) y de ingeniería con una entidad de soporte vinculada a la investigación (CONICET). La búsqueda de información de la temática “materiales compuestos y aplicaciones en Argentina” es muy dificultosa. En la base de patentes mundiales los registros son casi nulos y el acceso a investigaciones del Conicet es restringido. Se recomienda la conformación de una base de datos unificada para la búsqueda por temática de aplicación industrial. El desafío está a cargo de los adhesivos que permitan unir distintas piezas de distintos materiales o compuestos (tendencia al auto multimaterial). La inserción de este tipo de tecnologías será más fácil a escalas pequeñas que a gran escala (ventaja relativa de Argentina). Falta innovación en los procesos productivos para lograr bajar los tiempos de ciclo que permitan producir a escala. Por ello, los autos de alta gama son el objetivo en una primera instancia. La tendencia que apunta al cuidado del medio ambiente, la baja de CO2 y el resultado de las constantes investigaciones en compuestos, están llevando a la sustitución de

12

Kohlenia . Empresa que brinda soluciones a medida en materiales compuestos avanzados para diferentes industrias. http://kohlenia.com.ar/

113

piezas metálicas por aquellas en compuestos resistentes y de bajo peso. Argentina deberá seguir la evolución de la tecnología de procesamiento a fin de poder fabricar las piezas requeridas en materiales compuestos, de manera de evitar la deslocalización de componentes de automóviles de fabricación local en los momentos en que se lancen nuevas plataformas de vehículos con componentes desarrollados en materiales compuestos.

114

ANEXO METODOLÓGICO ESTUDIOS PANORÁMICOS DE VIGILANCIA TECNOLOGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA 1.

INTRODUCCIÓN

El presente Estudio Panorámico de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Competitiva se basó en dos fuentes de información: fuentes primarias, que comprenden la información surgida de la experiencia y el conocimiento de los consultores expertos, y las fuentes secundarias, conformadas por las bases de datos con documentos científicos y de patentes de invención. Con el apoyo de la Cámara AFAC – Asociación Argentina de Fábricas de Componentes se analizó inicialmente el contexto tecnológico del sector autopartista y teniendo en cuenta criterios de relevancia tecnológica y sectorial, se seleccionaron las temáticas y/o tecnologías de interés, que fueron los focos del estudio. En función de dichas temáticas y/o tecnologías, los consultores expertos procedieron a definir las palabras claves y/o códigos de clasificación de patentes CIP 13, a partir de los cuales fue posible construir las diferentes sentencias de búsquedas que se aplicaron en las bases de datos de publicaciones científicas y de patentes de invención, a fin de permitir recuperar documentos relevantes que permitieron llevar a cabo el presente estudio. Las bases de datos utilizadas fueron las disponibles en la plataforma de Vigilancia e Inteligencia Thomson Reuters, denominada Thomson Innovation - TI, a través de la cual se accedió a más de 95 millones de patentes, de más de 90 países del mundo, contando además con información de su propia base de datos de patentes Derwent,

13

La Clasificación Internacional de Patentes (CIP), establecida por el Arreglo de Estrasburgo de 1971, prevé un sistema jerárquico de símbolos independientes del idioma para clasificar las patentes y los modelos de utilidad con arreglo a los distintos sectores de la tecnología a los que pertenecen. La CIP divide la tecnología en ocho secciones, con unas 70.000 subdivisiones, cada una de las cuales cuenta con un símbolo que consiste en números arábigos y letras del alfabeto latino. Tomado de: http://www.wipo.int/classifications/ipc/es/

115

y a cerca de 50 millones de publicaciones científicas de Web of Science, Conference Proceedings y Current Contents. Esta plataforma permitió, además, la utilización de herramientas de datamining, tales como TextClustering, ThemeScape y de gráficas estadísticas relacionadas con los campos de información de los documentos de patentes y de las publicaciones científicas recuperados en las búsquedas. Por otra parte, toda la primera etapa de búsqueda realizada con el TI, se complementó con la utilización de otra de las herramientas de Thomson Routers, Thomson Data Analyzer - TDA, que permite realizar una gran variedad de análisis a partir de un corpus determinado, aplicando técnicas de Data Mining y Text Mining. El periodo de años con el que se realizaron las distintas búsquedas sobre los sectores de estudio para el caso de las publicaciones científicas y patentes de invención fueron 2006:2015 y 2005:2015 respectivamente. En la tabla 1 se muestran los distintos campos técnicos contenidos en los documentos de patentes y publicaciones científicas que fueron trabajados para la construcción de los corpus. Tabla 1. Campos técnicos de publicaciones científicas y patentes TIPO

DE

CAMPOS TÉCNICOS

RESULTADOS

DOCUMENTO

DESCRIPCIÓN

OBTENIDOS

Publicaciones



Fuente.

Cuerpos

Científicas



Título.

información.



Autor(es).

contiene los campos



Fecha.

técnicos



Palabras

claves

de

de

planilla

Patentes

Palabras

Excel

que de

información que se

los

encuentran

autores. 

Documento Word o

en

documentos

claves

adicionales.

patentes



Año de publicación.

publicaciones



Volumen.

científicas



Resumen.

cumplen



Base de datos.

requisitos



Título.

Cuerpos

de

sentencia

los de o que los

de

la de

búsqueda. 116

información.



Resumen.



Número de publicación.



Solicitante/titular.



Inventores.



Fecha de publicación.



Clasificación Internacional

de Patentes. 

Fecha de presentación o

prioridad. Fuente: Elaboración propia.

En la tabla 2 se describen los distintos tipos de resultados e indicadores generados a partir de las herramientas de TI y TDA.

Tabla 2. Resultados generados a partir del uso de las herramientas TI y TDA HERRAMIENTA

RESULTADOS

INDICADORES

Y

CAMPOS

S

OBTENIDOS

TÉCNICOS TRABAJADOS PUBLICACIONE

DOCUMENTO

S CIENTÌFICAS

S

DESCRIPCIÓN

DE

PATENTES Evolución

THOMSON INNOVATION TI

GRÁFICAS ESTADÍSTICAS

de

Principales

Gráficas

publicaciones

empresas con

corresponden

científicas

patentes.

análisis cuantitativo a

por

año.

Evolución

de

Principales

patentes

por

instituciones de

empresas.

patentes

investigación.

Principales

publicaciones

Autores líderes.

áreas

científicas

Instituciones

tecnológicas

cumplen

líderes por año.

por empresa.

requisitos

Principales

Principales

sentencia

revistas

países

científicas.

empresa.

Principales

Principales

revistas

inventores.

por

partir

que al

de

los

resultados

de o que los de

la de

búsqueda.

117

científicas

por

año.

Principales áreas tecnológicas. Principales áreas tecnológicas por año. Principales áreas tecnológicas por país. Evolución del número

de

patentes. Principales países

de

patentamiento . Principales países

de

origen

de

invención. THEMESCAPE 14

Título

Título

Autor(es).

resumen.

Organización.

y

Gráfico o mapa de estilo llamado

topográfico, también

14

Themescape: mapa gráfico que buscan mostrar los temas involucrados mediante el análisis de las palabras de cada documento, permite la visualización del estado de determinadas áreas tecnológicas sobre los temas que se estén trabajando. Mediante algoritmos de minería de datos, se ubica a cada documento en un “cluster” o “grupo” especifico. En el mapa veremos los nombres de todos clusters o grupos que el algoritmo conformo a partir de las palabras presentes en los documentos. De existir muchos documentos que formar parte del “grupo”, se creará una zona blanca de dimensiones proporcionales con la cantidad de documentos. Los “grupos” se ubicarán en el mapa, distanciados en función de la similitud entre las palabras de los “grupos”. Los puntos que veremos indicaran existencia de documentos que no forman parte de un grupo en particular, y estarán ubicados en el mapa en función también de la similitud de sus palabras con respecto a los grupos conformados. Si los grupos se encuentran alejados unos de otros indicará que en la tecnología que hemos buscado, las empresas se encuentran trabajando en temas diferentes dentro de la misma tecnología. Estos mapas son útiles para buscar por una misma empresa en donde es posible ver su política de I&D, viendo si los campos tecnológicos son siempre los mismo o si están surgiendo nuevos campos de interés. Si los grupos se encuentran muy próximos o que hay grupos con muchas zonas blancas grandes, eso nos dirá que todos están interesados en algunos temas específicos dentro de las tecnologías.

118

Año

de

mapa de contenido.

publicación.

Se interpreta con la

Resumen.

identificación de los términos tecnológicos/concept os que aparecen con mayor

frecuencia,

como las áreas en las cuales

hay

mayor

interés por investigar o solicitar protección por la patente. Autor (es).

Inventor (es).

A través de técnicas

Institución (es).

Solicitante (s).

de minería de datos y

País.

País

minería de texto, se

Año

de

genera un reporte en

Año

REPORTE

Disciplina

publicación.

se pueden visualizar

TECNOLOGICO

temática.

Nuevas

los

temáticas.

indicadores a partir de

Nuevos

los campos técnicos

inventores.

trabajados.

DATA ANALYZER

prioridad.

publicación.

15

THOMSON

de

-

de

formato Excel donde distintos

Nuevas

TDA

organizacione s. REDES ADUNA CLUSTER

–

Institución (es).

Empresas

Mapa

que

Investigador

solicitantes.

los

niveles

(es).

interacción

muestra de entre

determinados

MAP16

campos técnicos. Fuente: Elaboración propia.

15

Reporte Tecnológico: Reporte en formato Excel que representa el análisis de los datos de patentes y literatura científica. El reporte tecnológico proporciona un análisis de tendencias, perfiles de competidores, y ayuda a identificar oportunidades de desarrollo estratégico tecnológico. 16

Redes – Aduna: El Mapa Cluster – Aduna es una forma de visualizar los resultados a partir de una búsqueda. El mapa muestra una visión general de la relación entre distintos campos técnico de publicaciones científicas o patentes (Autor – Autor, Organización – Organización o país – país) según el interés del estudio.

119

2. PALABRAS CLAVES Y SENTENCIAS DE BÚSQUEDAS 2.1

Sentencias de Búsquedas para publicaciones científicas

Tabla 3. Ecuaciones de búsqueda para la búsqueda de publicaciones científicas – materiales compuestos SECTOR: Autopartes

TEMA DE ESTUDIO: Materiales Compuestos

SUBTEMA

PALABRAS CLAVES

SENTENCIAS DE BUSQUEDA

RESULTADOS

Nanofibres,

ALL=(((nanofib?? or fib??) near glass)

8598

nanofiber,

Fibra

de

vidrio

fibres,

not bridge) AND (PY>=(2006) AND

fibers, bridge.

PY=(2006) AND PY=(2006) AND

15408

PY=(2006) AND

automotive.

PY=(2006) AND PY=(2006) AND

car,

cars,

vehicle, automobile,

vehicle*

or

automobile*

8

or

PY=(2006) AND

carbon, fiber glass,

PY=(2005) AND PY=(2005) AND PY=(2005) AND PY=

Su uso devolverá documentos que contengan un determinado campo

de información con valores mayores o iguales al valor que antecede.