La mayor parte de los productos que utilizamos en nuestro día a día están fabricados con materiales muy básicos como metales, polímeros o cerámicas. La combinación de estos 3 tipos de materiales, con todas sus variantes, hacen posible fabricar casi cualquier tipo de producto, desde los más pequeños y simples, hasta los más grandes y complejos.

Sin embargo, no todos los productos pueden ser fabricados utilizando materiales de la misma calidad o que tengan las mimas prestaciones. Un ejemplo claro sería el plástico utilizado para fabricar un tenedor que, a pesar de ser el mismo tipo de plástico que el utilizado para fabricar una batidora, no tiene las mismas prestaciones, ya que desempeña funciones diferentes. Del mismo modo, el plástico utilizado para fabricar una batidora, no tendrá las mismas prestaciones que el que se utiliza para fabricar la parte interior de una nevera.

Es por ello que, cada tipo de material debe de ser adaptado para desempeñar su función en el producto final de la mejor manera posible. Esto, mezclado con la elevada competitividad del mercado y las grandes exigencias de los consumidores, hace que cada vez sea más necesario innovar y mejorar las prestaciones de los materiales que se utilizan en cualquier producto para destacarlo respecto a la competencia.

Dentro de este marco, en el blog de hoy os contamos cómo se puede mejorar un material, que tipos de mejoras se pueden lograr, que tecnologías utilizamos y cómo abordamos este tipo de proyectos en ATRIA.

¿Para qué sirve mejorar un material?

Normalmente, cuando se busca mejorar un material es porque necesita adaptarse mejor a alguna de las funciones que va a desempeñar dentro del producto final o a las condiciones de trabajo que tendrá durante su ciclo de vida. Por ello, se suele partir de un material base, que cumple con los requisitos del producto, y se modifica ligeramente para potenciar algunas de sus propiedades o características.

Con la mejora de materiales se pueden solucionar futuros problemas de calidad de un producto, aumentar la resistencia ante diferentes agentes externos, prolongar su vida útil o, incluso, lograr nuevas funcionalidades que no tenía, entre otras opciones.

Tipos de mejora

Como adelantábamos, dependiendo del aspecto que se desea mejorar del material, se distinguen dos tipos de mejora:

 

  • Mejora de propiedades: La mejora de propiedades es una de las mejoras más comunes de cualquier material. Desde hace años, la búsqueda de materiales con mejores propiedades ha sido uno de los temas más importantes dentro de cualquier sector, ya que afecta directamente a la calidad final del producto. Evidentemente, productos de alto valor añadido se pueden permitir el lujo de trabajar con materiales que presenten mejores propiedades que los utilizados en productos de bajo coste.

Este tipo de mejora se basa en modificar o potenciar alguna de las propiedades del material para adaptarlo a la labor que va a desempeñar en el producto final. Por lo general, este tipo de mejora se suele llevar a cabo cuando se ha detectado que la calidad actual no es suficiente y se desea mejorar o cuando se busca destacar a un producto frente a la competencia. A continuación, os indicamos alguna de estas propiedades:

      • Color
      • Textura
      • Brillo
      • Oxidación
      • Conductividad eléctrica o térmica
      • Dureza
      • Resistencia mecánica
      • Electricidad estática
  • Nuevas funcionalidades. Por otor lado, encontramos un tipo de mejora más innovadora que la anterior, que se basa en la obtención de nuevas funcionalidades dentro del material. Este tipo de mejora, que en los últimos años está cobrando cada vez más importancia dentro de diversos sectores, tiene como principal objetivo dotar al material de una o varias funcionalidades que no tenía, o que no eran suficientes. A diferencia de la anterior, el material adquiere nuevas capacidades.

Para conseguir la funcionalidad deseada se debe de modificar correctamente el material. Dependiendo de la funcionalidad con la que se quiere dotar al material, existen diferentes tecnologías que os contaremos más adelante. A continuación, os indicamos alguna de las funcionalidades que hemos conseguido en ATRIA para diferentes materiales.

Como veis, existen un gran número de funcionalidades que nos abren un gran abanico de posibilidades para cualquier tipo de material. En muchas ocasiones, estas funcionalidades se pueden utilizar para mejorar el rendimiento de un equipo, mejorar las prestaciones de un producto o para alargar su vida útil.

  • Materiales inteligentes. Por último, también es posible mejorar o modificar un material para convertirlo en “inteligente”. Este calificativo, que resulta muy ambicioso, indica que el material puede llegar a interaccionar con el medio cambiando alguna de sus propiedades (color, tamaño, etc.). Para ello, este tipo de mejoras busca que el material sea capaz de reaccione ante la acción de diferentes estímulos externos (temperatura, luz o presión entre otros). A continuación, os presentamos algunos ejemplos de este tipo de mejoras: 
      • Materiales termocrómicos, hidrocrómicos o fotocrómicos, que cambian su color ante cambios de temperatura, humedad o luz, respectivamente.
      • Materiales electroluminiscentes o fotoluminiscentes, que emiten luz ante el paso de corriente o ante cambios de luz.
      • Materiales con memoria de forma, capaces de modificar su forma de acuerdo a cambios externos (temperatura o humedad entre otros).

En resumen, en la actualidad es posible llevar a cabo un gran tipo de mejoras en casi cualquier material, desde las más básicas (mejora de alguna propiedad) hasta las más complejas (nuevas funcionalidades). Para llevar a cabo estas tareas correctamente, cada caso se debe de estudiar por separado, de forma que se modifique el material de la forma más adecuada, seleccionado la tecnología que mejor se adapte al tipo de material, el proceso de producción y el uso que se le va a dar al producto.

¿Cómo se pueden lograr estas mejoras? ¿Qué tecnologías utilizamos?

Para lograr las mejoras que os hemos adelantado en el capítulo anterior, existe una gran variedad de tecnologías que se pueden utilizar. Dependiendo del tipo de mejora que se quiere lograr, o del material, será necesario utilizar unas u otras. Os contamos alguna de las más importantes:

  • Recubrimientos funcionales. El uso de recubrimientos funcionales permite dotar de nuevas propiedades, o funcionalidades extra, a cualquier material base (plásticos, cerámicas o metales, entre otros). Este tipo de recubrimientos, que se aplica mediante Dip-coating o esprayado sobre la pieza final, puede ser una solución muy práctica y fácil de implementar para muchos casos. La clave para este tipo de mejora es conseguir un buen anclaje, o adhesión, entre el recubrimiento y el material.
  • Aditivación. Una alternativa al uso de recubrimientos es la incorporación de aditivos, que suelen ser muy interesantes para materiales la mejora de materiales poliméricos. Estos aditivos, cada vez más novedosos, permiten mejorar algunas propiedades básicas del polímero (color, dureza o resistencia mecánica) e incluso lograr nuevas funcionalidades (hidrofobicidad, easy to clea, et.). Un aspecto clave en la utilización de aditivos es el porcentaje de incorporación al polímero base, por ello, se deberá de definir correctamente para evitar gastos innecesarios y no perjudicar a las propiedades del material donde se desea incorporar.
  • Microestructuración láser. El láser, comúnmente utilizado para cortar o troquelar, también puede ser utilizado para mejorar un material. Mediante esta tecnología es posible modificar las propiedades físicas y químicas de la superficie de cualquier material, consiguiendo cambios de propiedades básicas como el color, brillo o rugosidad o nuevas funcionalidades, como hidrofobicidad. Generalmente, la microestructuración es más resistente que los recubrimientos, por lo que puede ser una muy buena opción para algunos productos.
  • Roll to roll. En el caso de materiales de bajo espesor, como por ejemplo films plásticos, bobinas metálicas o telas, en donde hay que microestructurar áreas muy grandes de forma ágil, la tecnología que mejor se adapta es el Roll To Roll. Esta tecnología es capaz de transferir la microestructuración presente en sus rodillos material que pasa a través suyo. De esta forma, la funcionalidad queda aplicada en la superficie del material de forma permanente. Este tipo de tecnología se utiliza sobre todo en sectores como el packaging y en aplicaciones como la anti-falsificación de billetes o productos farmacéuticos
  •  In mould microestructuration (IMM). Esta técnica, IMM o microestruturación del molde, es una de las más novedosas, ya que permite que todas las piezas inyectadas obtengan una estructura o funcionalidad que previamente se le ha dado al interior del molde. Para lograr este efecto, se estructuran las caras internas del molde con un patrón diseñado previamente para dotar de la nueva funcionalidad al polímero (hidrofobicidad, oleofobicidad, etc.) o modificar una propiedad concreta (rugosidad, color, etc.). Esta microestructura o patrón, se transfiere a la pieza durante el proceso de inyección. La gran ventaja de esta técnica respecto a las anteriores es que, solo es necesario aplicar la microestructura una vez, por lo que económicamente es una de las opciones más interesantes para industrializar. Uno de los aspectos más importantes de esta técnica es la transferencia del patrón desde el molde hasta la pieza, para lo cual es necesario ajustar los parámetros de inyección correctamente

Ejemplos de proyectos que hemos llevado a cabo

A continuación, os mostramos algunos ejemplos de proyectos en donde hemos modificado el material para conseguir una nueva funcionalidad, mejorar una propiedad o conseguir que tenga una mayor resistencia a algún agente externo: 

1. Mejora de las propiedades de limpieza mediante aditivación. En este caso, se logró que un polímero base obtuviera la funcionalidad easy to clean mediante la incorporación de aditivos. Para lograr este efecto fue necesario seleccionar los aditivos adecuados para las manchas que se buscaba repeler. Una vez seleccionados los aditivos, se realizaron pruebas de concepto en laboratorio con todos los aditivos y diferentes porcentajes de incorporación al polímero. Mediante ensayos de validación se determinó el aditivo con mejores resultados y el porcentaje de incorporación más adecuado.

2. Mejora de la hidrofobicidad de acero mediante el uso de recubrimientos. En este caso se buscó obtener un acero inoxidable superhidrófobo para favorecer el secado del agua en un producto. Durante el proyecto se seleccionaron varios recubrimientos capaces de resistir la abrasión y altas temperaturas, condiciones indispensables para incorporar al producto final. Tras la prueba de 5 recubrimientos funcionales se evaluó la funcionalidad de todos los recubrimientos antes y después de los ensayos de desgaste, lo que permitió seleccionar el que mejor se adaptaba a las necesidades de este caso.

3. Modificación de polímero mediante IMM para conseguir funcionalidad anti-biofilm. Debido a la morfología de la pieza final y al número de piezas que se fabricaba, se seleccionó la tecnología IMM (in mould mocroestructuration) como medio para conseguir la funcionalidad anti-biofilm en el polímero inyectado. Para lograr este efecto, se diseñó una microestructura que evite que se adhiera el biofilm y crezca. Una vez diseñada se transfirió a un molde prototipo para validar la idea en muestras de laboratorio. Estas muestras se llevaron a ensayos de generación de biofilm para demostrar que la microestructura cumplía su función y evitaba su generación y su crecimiento.

Si alguna de estas tecnologías os parece interesante para vuestros materiales, no dudéis en consultarnos, en ATRIA estudiamos cada caso de forma individual para seleccionar la mejor solución posible.

¿Quieres aplicar la mejora de materiales en alguno de tus Proyectos? ¡Contacta con nosotros mediante el formulario o llámanos al 876715051!

¿Necesitas ayuda?

¡Ponte en contacto con nosotros! 
Contacto
close-link