Page 5 - Investigación e Innovación en Materiales

pequeños de refuerzo. Un 1% de refuerzo Si3N4P (50nm) consigue una resistencia a
tracción comparable con un refuerzo del 15% de SiCp (3,5µm).

Junto con los compuestos de matriz metálica, las espumas metálicas presentan unas
propiedades interesantes, principalmente por su ligereza y su capacidad de absorción de
energía de impacto y amortiguación de vibraciones. Por este motivo, y por su
comportamiento frente a fuego y humos, son buenos candidatos para aplicaciones en
paneles estructurales e interiores, en suelos, paredes de cabina y coche.

Capítulo especial, por los retos e implicaciones que suponen en el diseño y en los procesos
de fabricación, merecen los materiales compuestos de matriz polímero. Este tipo de
materiales son de uso habitual en aplicaciones de interiorismo y en estructuras secundarias.
La evolución natural es su utilización en la estructura primaria de los coches y en otros
componentes estructurales de responsabilidad, siguiendo la línea recorrida en el sector
aeronáutico y últimamente en la automoción. De estos sectores, el sector ferroviario ha de
tomar la experiencia y buscar la aproximación más adecuada a la estructura costes y
producción: Los costes de producción hacen inviable la utilización de los procesos de
consolidación y curado de pre-impregnados en autoclave utilizados aeronáutica mientras
que el tamaño de los componentes hacen complicada la adaptación del proceso de infusión
de muy alta presión utilizado, por ejemplo, por BMW en sus modelos i3 e i8. En España ya
hay experiencia en la fabricación de componentes estructurales con propiedades adecuadas
mediante procesos de infusión por vía líquida y curado fuera de autoclave mediante bolsa
de vacío. En esta línea se enmarcan algunas de las actividades previstas a nivel Europeo, con
activa participación española, en el seno de la iniciativa Shift2Rail.

El uso de estas tecnologías requiere, además, del desarrollo de tecnologías de procesado de
fibras que automaticen el proceso de preparación y consolidación de las preformas de fibra
seca. Estos procesos automatizados pueden conseguir propiedades adaptadas en zonas de
mayores requerimientos o refuerzos locales, mediante mezcla de diferentes fibras y tejidos
o la mejora de comportamiento fuera del plano de los laminados, mediante técnicas de
cosido que añaden fibras en la dirección del espesor o incluso preformas 3D que pueden
alcanzar propiedades cercanas a las isotrópicas.

Entre las opciones de materia prima más habituales se consideran matrices basadas en
formulaciones epoxi o fenólicas, y su mayor limitación son los requerimientos de fuego y
humos, lo que plantea la necesidad de recurrir a resinas ignifugas, modificadas con aditivos.
En cuanto a las fibras de refuerzo, se pueden considerar la aramida, el vidrio y el carbono,
siendo este último el que mejores propiedades alcanza.

En los procesos de diseño y fabricación de componentes estructurales en nuevos materiales,
además de los retos propios del desarrollo de estos materiales hay que tener en cuenta que
la normativa a la que se han de ajustar está todavía sin desarrollar. Diferentes empresas y
agentes tecnológicos españoles están involucradas en este desarrollo, como demuestra su
participación el proyecto REFRESCO, financiado por la comisión Europea y cuyos objetivos
están alineados en esa dirección.

Además, una de las claves de la I+D+I es el concepto multimaterial, con diseños que incluyen
la utilización de materiales más tradicionales como las aleaciones férreas, o el aluminio, con
nuevas aportaciones como los compuestos de matriz metálica (MMC), las espumas
metálicas o los compuestos de matriz polimérica. Estos conceptos introducen, a su vez, la
necesidad de resolver las uniones entre materiales disimilares que mantengan las

Documento de posicionamiento: Investigación, e innovación en materiales con aplicación en el ámbito ferroviario
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