Piezas de plástico para automóviles: tipos, materiales y fabricación

Los plásticos representan aproximadamente entre el 10 % y el 15 % del peso total de los vehículos de pasajeros, y esta proporción sigue creciendo. Un solo vehículo utiliza más de 13 tipos principales de materiales plásticos para fabricar miles de componentes plásticos diferentes, como paneles de carrocería, molduras interiores, sistema de admisión de aire y parachoques. Este artículo ofrece una visión general de las principales piezas de plástico utilizadas en automóviles.

Piezas de plástico en un coche

Las piezas de plástico se utilizan ampliamente en los vehículos de pasajeros modernos en diversas áreas clave, como los revestimientos interiores y exteriores, los sistemas de propulsión y componentes funcionales, como los paneles de instrumentos y las lentes de los faros. Para apreciar plenamente la diversidad de estas aplicaciones y su contribución al aligeramiento de los vehículos, debemos examinar su ubicación y las funciones que desempeñan.

Tablero de instrumentos

El panel de instrumentos es uno de los componentes funcionales más críticos y, estructuralmente, el sistema más complejo del interior del vehículo. Funciona en conjunto con los asientos y los airbags para proteger a los ocupantes, lo que impone altos requisitos en cuanto a estilo, calidad táctil (textura/sensación), comodidad y protección de los ocupantes. El panel de instrumentos se puede clasificar en paneles rígidos y paneles blandos según la textura de su superficie.

Los tableros de instrumentos de los automóviles son predominantemente de plástico, con una rigidez variable. El tipo blando es el poliuretano (PU), relativamente ligero y ofrece mayor seguridad (absorción de energía) y propiedades de absorción acústica. El tipo duro es el polipropileno (PP), cuyo precio es comparativamente más bajo. Los interiores de vehículos de alta gama suelen optar por el poliuretano.

Nombre	Material	Tolerancia
Tablero de instrumentos	PP/PU	± 0.005 ″

Capó del grupo de instrumentos

La cubierta del panel de instrumentos se fabrica mediante moldeo por inyección con materiales como ABS, ABS/PC y PP reforzado. El ABS y el ABS/PC presentan dificultades para cumplir con los estrictos requisitos de resistencia al calor y son más caros que el PP reforzado, pero son más fáciles de tratar superficialmente (lo que permite pintarlos, cromarlos , etc.) para satisfacer las exigencias de diseño específicas. El PP reforzado cumple con los requisitos de resistencia térmica, pero resulta difícil de personalizar con tratamientos superficiales especializados. La selección del material implica equilibrar los requisitos de rendimiento reales con el coste.

Nombre	Material	Tolerancia
Capó del grupo de instrumentos	ABS	± 0.005 ″

Panel de la consola central

El panel de la consola central se encuentra en la zona central del panel de instrumentos e influye directamente en su aspecto visual. Los fabricantes de equipos originales (OEM) modifican con frecuencia el estilo o el tratamiento de la superficie del panel de instrumentos central (CCP) para lograr los efectos de pequeñas actualizaciones o variaciones del modelo. Requiere una excelente capacidad para personalizar el tratamiento de la superficie. Debido al mantenimiento frecuente de los componentes electrónicos o de climatización (HVAC), debe ser fácil de instalar y desmontar, lo que requiere cierta resistencia y robustez. En el proceso de diseño, el CCP suele utilizar ABS o ABS/PC, con acabados como pintura y cromado.

Nombre	Material	Tolerancia
Panel de la consola central	ABS	± 0.005 ″

Guantera/Caja

La guantera sirve principalmente para guardar objetos y proteger las rodillas del ocupante. Su aspecto debe ser coherente con el diseño interior, lo que a veces requiere un tratamiento exterior adicional. Los paneles interior y exterior de la guantera suelen fabricarse mediante moldeo por inyección con PP modificado o PC/ABS. Los vehículos de lujo a menudo emplean un proceso de flocado en el interior para evitar que los objetos guardados vibren y generen ruido durante la conducción. Los accesorios de la guantera, como manijas, pasadores de pivote, cierres y clips, suelen estar fabricados en polioximetileno (POM), que resiste impactos y desgaste repetidos.

Nombre	Material	Tolerancia
guantera	PP/PC	± 0.005 ″

Conjunto de ventilación de aire

El conjunto de ventilación se compone de álabes guía delanteros y traseros, la carcasa/cuerpo de ventilación, las aletas del amortiguador y un interruptor giratorio. Las rejillas de ventilación de los aires acondicionados de automóviles se ajustan con frecuencia y están expuestas a flujos de aire frío y caliente alternados. Esto requiere materiales con alta resistencia al calor, resistencia al impacto, flexibilidad (dureza) y estabilidad dimensional. Los materiales recomendados suelen ser PA6 o ABS/PC para las aletas/álabes, ABS o PP+T (PP con relleno de talco) para la carcasa de ventilación, PP+T para la estructura de la aleta del amortiguador con EPDM como anillo de sellado, y materiales resistentes al desgaste como POM o TPO para el conjunto del interruptor giratorio.

Nombre	Material	Tolerancia
Conjunto de ventilación de aire	ABS / PP	± 0.005 ″

Sistema de paneles de revestimiento de puertas

El panel de la puerta se divide principalmente en el cuerpo principal (sustrato), el panel de inserción, el reposabrazos, la moldura decorativa, el compartimento para mapas y la rejilla del altavoz. El cuerpo principal actúa como esqueleto para todo el panel de la puerta, soportando todos los componentes funcionales y decorativos, requiriendo suficiente resistencia y rigidez para mantener su forma y evitar deformaciones. El material comúnmente utilizado es polipropileno (PP). El material del panel de inserción es consistente con el cuerpo principal. Debido a los requisitos de comodidad, el reposabrazos generalmente adopta una estructura de tres capas: esqueleto, capa de espuma y revestimiento exterior. Las molduras decorativas, considerando el efecto de estilo general, requieren un tratamiento superficial y generalmente utilizan ABS. Los materiales para el compartimento para mapas y la rejilla del altavoz son consistentes con el cuerpo principal.

Nombre	Material	Tolerancia
Sistema de paneles de revestimiento de puertas	PP	± 0.005 ″

Parachoques

El sistema de parachoques, compuesto por los parachoques delantero y trasero, utiliza la mayor cantidad de material plástico en las piezas exteriores de los automóviles, representando aproximadamente el 42% del consumo total de plástico en un vehículo. El parachoques es un componente de seguridad diseñado para absorber la enorme energía generada durante una colisión, minimizando las lesiones personales a los ocupantes. Por lo tanto, el parachoques debe superar una serie de pruebas y normativas relevantes en cuanto a protuberancias exteriores y comportamiento en caso de colisión. Por ejemplo, el parachoques debe poder recuperar su forma original tras una colisión a 9 km/h y debe ser resistente al impacto de piedras. La selección del material para el parachoques debe considerar cuidadosamente propiedades como la durabilidad, la dureza y la resistencia. Además, el material debe presentar características como la absorción de energía, la resistencia a la deformación y una buena moldeabilidad. Por lo tanto, la elección del material es crucial para que cumpla su función prevista.

Los parachoques delanteros y traseros suelen fabricarse con polipropileno (PP). Por un lado, esta elección facilita el procesamiento y reduce los costes, a la vez que garantiza la elasticidad y la capacidad de amortiguación/absorción de energía del parachoques, lo que proporciona una protección eficaz contra daños corporales a los ocupantes. Por otro lado, reduce la elevada masa asociada a los parachoques metálicos, lo que contribuye al aligeramiento del vehículo.

Nombre	Material	Tolerancia
Parachoques	PP	± 0.005 ″

lente del faro

La lente del faro es esencial para mantener la luminosidad del faro durante un uso prolongado sin que se degrade y para proteger la fuente de luz. Esto requiere un plástico con excelente moldeabilidad, alta transparencia y suficiente dureza superficial. Por lo tanto, los plásticos ópticos de alto rendimiento, como el policarbonato (PC), son el material ideal para la lente del faro, gracias a su alta resistencia, resistencia a los rayos UV, tenacidad y excelentes propiedades de transmisión de luz.

Nombre	Material	Tolerancia
lente del faro	PC	± 0.005 ″

Rejilla de entrada de aire

Muchas rejillas de vehículos están cromadas, lo que les da una marcada sensación metálica, pero en realidad también son de plástico. Las funciones principales de la rejilla de entrada de aire son refrigerar el motor y gestionar el flujo de aire en la parte delantera del vehículo, lo que impone altos requisitos de moldeabilidad del material. El ABS es un material común para la rejilla debido a su alta resistencia al impacto, facilidad de moldeo y su idoneidad para la galvanoplastia.

Nombre	Material	Tolerancia
Rejilla de entrada de aire	ABS	± 0.005 ″

Tipos de plásticos utilizados en la industria automotriz

Estos materiales se clasifican principalmente en plásticos básicos y plásticos de ingeniería, y sus propiedades únicas determinan sus aplicaciones específicas en revestimientos interiores y exteriores, sistemas de propulsión y componentes estructurales. La siguiente sección detallará las propiedades físicas, las características de procesamiento y las ventajas clave de nueve polímeros cruciales, entre ellos el polietileno (PE), el polipropileno (PP), la poliamida (PA) y el policarbonato (PC), mostrando la aplicación precisa de la ciencia de los materiales en los automóviles modernos.

Polietileno (PE)

Es un plástico cristalino formado por la polimerización del etileno. Presenta buenas propiedades de fluidez. El polietileno de baja densidad (LDPE) se produce mediante el método de alta presión, con una cristalinidad inferior al 45%–65%. Presenta buena flexibilidad, elongación a la rotura, resistencia al impacto y transparencia. El polietileno de alta densidad (HDPE) se produce mediante el método de baja presión, con una cristalinidad superior al 85%–95%. Posee mayor resistencia mecánica y una temperatura de servicio más alta, lo que lo hace adecuado para el moldeo por soplado, el moldeo por inyección y la extrusión de diversas botellas, recipientes, barriles, láminas, tuberías y perfiles.

Polipropileno (PP):

Es un polímero cristalino de baja densidad y buena resistencia al calor. Sus propiedades son similares a las del PE, pero presenta una alta tasa de contracción por moldeo, buena fluidez en estado fundido y un excelente rendimiento antifatiga. Los productos resultantes poseen buenas propiedades mecánicas, alta rigidez y dureza superficial, destacando su excelente resistencia a la fatiga por flexión. Puede soportar cientos de miles de ciclos de plegado y doblado sin fallar, lo que lo hace ideal para bisagras. Su temperatura de servicio a largo plazo puede alcanzar los 120 °C y hasta 150 °C sin estar sujeto a fuerzas externas. Presenta baja absorción de agua y una excelente resistencia química, siendo capaz de soportar ácidos, bases, sales y numerosos disolventes orgánicos polares por debajo de 80 °C.

El cloruro de polivinilo (PVC)

Se pueden incorporar diversos aditivos a la resina de PVC para producir productos plásticos con diversas propiedades. El PVC presenta características de polímero amorfo; su fusión presenta baja estabilidad térmica, un rango estrecho de temperatura de procesamiento y puede ser corrosivo para los moldes. A bajas temperaturas, el PVC tiende a volverse rígido y quebradizo. El PVC flexible se utiliza comúnmente en el diseño automotriz como material de sellado y decorativo.
El poliestireno (PS) es un plástico incoloro y transparente. El PS es un polímero amorfo con buena fluidez en estado fundido y no se descompone fácilmente, lo que ofrece una buena procesabilidad en moldeo por inyección. Sus propiedades mecánicas son generalmente promedio y su resistencia al impacto es baja. Es propenso a fracturarse por caídas o impactos fuertes. Las piezas de plástico deben tener un espesor de pared uniforme, esquinas redondeadas en las superficies de conexión y evitar el diseño de insertos. Una tensión residual excesiva en las piezas de plástico puede provocar blanqueamiento por tensión y agrietamiento. El PS tiene un alto coeficiente de expansión térmica. Las fuerzas alternas de expansión y contracción pueden causar agrietamiento en las bases de conexión de las piezas de plástico.

ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)

Es un plástico amorfo copolimerizado a partir de estireno, butadieno y acrilonitrilo. El ABS generalmente presenta mayor tenacidad que el poliestireno de alto impacto (HIPS) y buenas propiedades mecánicas generales. Presenta una fluidez moderada en estado fundido y es fácil de moldear por inyección. Presenta una baja contracción de moldeo, lo que resulta en dimensiones estables del producto. Su temperatura de servicio oscila entre -40 °C y 100 °C. Presenta buena estabilidad química, excelente imprimibilidad, teñibilidad, adhesión y buenas propiedades de galvanoplastia, además de buenas características acústicas, lo que lo hace adecuado para carcasas de equipos de audio. El ABS se utiliza frecuentemente para fabricar diversos accesorios y carrocerías automotrices, como manijas, cubiertas de faros, tableros de instrumentos, rejillas de radiador y piezas decorativas tratadas con procesos de superficie como la galvanoplastia.

Metacrilato de polimetilo (PMMA)

Es un plástico amorfo muy transparente, comúnmente conocido como acrílico. El acrílico tiene poca dureza superficial, lo que lo hace fácil de rayar con objetos duros. El agrietamiento por tensión ambiental es otra debilidad del PMMA.

Poliamida (PA)

Es un polímero cristalino multivariado, comúnmente conocido como nailon. Es resistente, resistente al desgaste y a la fatiga, pero también absorbe la humedad con facilidad. Tiene un punto de fusión alto y un rango de temperatura de fusión estrecho. El material debe secarse completamente antes de la inyección. Debido a su baja viscosidad, la formación de hilos y rebabas es común durante el moldeo por inyección. La temperatura del molde influye en la cristalinidad. Las piezas de plástico presentan una tasa de contracción de moldeo alta y fluctuante, y las dimensiones de los productos moldeados pueden ser inestables debido a la absorción de humedad y otros factores. El PA6 ofrece buena elasticidad y alta resistencia al impacto, pero mayor absorción de agua. El PA66 proporciona alta resistencia y buena resistencia al desgaste.

Policarbonato (PC):

Es un polímero amorfo con una excelente resistencia al impacto y a la fluencia, así como una buena resistencia al frío y al calor. El PC posee excelentes propiedades de aislamiento mecánico y eléctrico, además de buena transparencia. Los productos moldeados presentan una tasa de contracción relativamente baja, lo que resulta en una alta precisión dimensional. Es el segundo plástico de ingeniería con mayor volumen de producción después del PA. La resistencia al impacto del PC es de 2 a 3 veces mayor que la del PMMA, y su fluencia es de aproximadamente el 10 %. El PC se puede utilizar a largo plazo en un rango de -100 °C a 300 °C, tiene una temperatura de descomposición térmica >310 °C y su índice de inflamabilidad es autoextinguible. A temperatura ambiente, resiste ácidos diluidos y es relativamente estable frente a alcoholes, aceites y sales, con excepción del formaldehído.

Polioximetileno (POM)

Es un polímero altamente cristalino con excelentes propiedades físicas y mecánicas. Es resistente al desgaste, al agua y a la corrosión, y posee buena estabilidad dimensional. Presenta una fluidez moderada en estado fundido, un rango estrecho de temperatura de fusión, es muy sensible al calor y propenso a la descomposición. El refuerzo con fibra de vidrio puede reducir la tasa de contracción del moldeo. La exposición prolongada a la atmósfera acelera el envejecimiento. Su temperatura de servicio a largo plazo oscila entre -40 °C y 100 °C. Presenta alta rigidez, dureza y módulo elástico, además de una buena resistencia al impacto. Su resistencia y rigidez específicas son similares a las de los materiales metálicos, y presenta un bajo coeficiente de fricción y volumen de desgaste, además de excelentes propiedades autolubricantes.

Cómo puede ayudar Getzshape

Getzshape es su socio de fabricación esencial para la producción de componentes ligeros de plástico para automóviles. Gracias a nuestra red certificada y equipos avanzados, Getzshape puede gestionar el complejo mecanizado CNC y el moldeo por inyección necesarios para los componentes de plástico para automóviles, garantizando que su sistema de panel de instrumentos, faros, parachoques y paneles de carrocería alcancen el aligeramiento necesario para alcanzar los objetivos de rendimiento y eficiencia de los vehículos de próxima generación.