Cojinetes de PTFE

Puede haber una tendencia a prestar poca atención al humilde cojinete de PTFE (politetrafluoroetileno), pero este pequeño componente puede marcar una gran diferencia cuando se trata del montaje y el funcionamiento

Las bisagras de puertas, capós y demás dispositivos de cierre de la carrocería parecen estar en un principio entre los elementos más simples de los componentes de cualquier vehículo. Pero, como a menudo suele ser el caso, la apariencia de simplicidad puede ocultar una cantidad sorprendente de sofisticación técnica de los productos involucrados. Tal es el caso de los cojinetes Norglide producidos por Saint-Gobain en su fábrica de Willich, Alemania. Los productos no son en absoluto cojinetes de rodadura convencionales de bolas o de rodillos. En su lugar, comprenden esencialmente dos aros concéntricos de material - un aro interior de polímero PTFE (politetrafluoroetileno) con respaldo de un aro de metal exterior de acero, acero inoxidable o aluminio con, posiblemente, una capa intermedia que puede ser una malla de aluminio, bronce u otro metal.

Mirko Hundertmark, gerente de mercado global para automoción de Saint-Gobain, con sede en Willich, nos confirma los detalles. Dice inequívocamente que el sector del automóvil es el mayor mercado para sus productos, que por lo general venden a proveedores de nivel uno y nivel dos en lugar de fabricantes de vehículos."Somos un proveedor de componentes", afirma. Las actividades de investigación y desarrollo se distribuyen a nivel mundial y se llevan a cabo en Europa, los EE.UU. y Asia, añade. Indica que la colaboración con los clientes en el desarrollo de los productos es un objetivo constante. Pero, quizá sorprendentemente, también admite que todavía no sucede en la medida en la cual desearía la empresa.

Afirma sin rodeos que una gran cantidad de empresas del sector del automóvil simplemente "no aprecia" las ventajas que podrían acumular mediante la colaboración con Saint-Gobain en las primeras etapas de sus propios proyectos. El por qué debería ser así es otro debate, pero la tendencia a considerar los cojinetes como simples productos básicos con poca implicación en la calidad y rendimiento del producto final cuando se incorporan en las lineas de montaje, parece un factor probable. Sin embargo Hundertmark está convencido de que esta deficiencia representa una oportunidad perdida para efectuar mejoras tanto en el rendimiento del vehículo como en los procedimientos de montaje durante la fabricación. "Cuanto antes estemos involucrados, mejor podremos conseguir ambas cosas", afirma.

"Eso es seguro". En lo que se refiere a los procedimientos de montaje, Hundertmark dice que incluso mecanismos tan aparentemente sencillos como las bisagras de cierre pueden tener implicaciones para la eficiencia general. Un ejemplo que cita es la necesidad de una robustez inherente, simplemente para hacer frente al hecho de que una puerta puede ser acoplada, retirada a continuación y acoplada de nuevo durante el proceso de montaje para permitir primero el pintado y después su propia conexión con mecanismos internos y tapicería. El pintado del vehículo, por otra parte, un proceso con evidente relevancia respecto a la calidad percibida y la toma de decisiones del comprador, es un proceso donde los componentes básicos puede desempeñar un papel sorprendentemente influyente. Hundertmark explica que es un requisito fundamental el que no haya anomalías en el flujo de corriente eléctrica a través de la carrocería del vehículo para ayudar a asegurar la adherencia consistente de la pintura, pero que los componentes pueden causar variaciones localizadas de la resistencia que tienen precisamente ese efecto.

Con el fin de contrarrestar esto, la conductividad de los cojinetes Norglide se puede variar mediante la adición de diferentes materiales de relleno al aro interior de PTFE, dice Hundertmark. "Podemos ajustar nuestro material para que sea no conductor o conductor", afirma, añadiendo que incluso se puede proporcionar "conductividad extrema" si así se requiere. Además, si es necesario, también pueden aumentar su conductividad añadiendo "muescas" a las piezas . Pero esa situación puede llegar a ser bastante más compleja porque en algunas circunstancias el requisito suele ser que las bisagras sean conductoras por un lado y no conductoras por el otro. "No debe haber conductividad en las áreas de contacto de los puntos de giro", afirma, explicando que es necesario evitar la creación de "puentes de pintura" en aquellas regiones que se desprenderían posteriormente al moverse las bisagras y con ello comprometer la calidad de acabado de la pintura. En este contexto, afirma que la empresa cuenta con un material no conductor de revestimiento de PTFE llamado LR. Curiosamente, añade que aunque el producto no es particularmente nuevo, hay todavía distintas "variaciones regionales" en cuanto a su aceptación.

"Cuanto antes estemos involucrados, mejor podremos efectuar mejoras tanto en el rendimiento del vehículo como en los procedimientos de montaje" - Mirko Hundertmark de Saint-Gobain

Como producto mucho más reciente, cuentan con una gama de cojinetes que utilizan principalmente un aro exterior de acero con una capa delgada de aluminio en su superficie exterior. Hundertmark explica que el propósito es contrarrestar el potencial de corrosión que puede ocurrir cuando se utiliza un aro de acero puro en una carrocería de automóvil de aluminio - siendo esto ultimo una posibilidad cada vez más probable en tanto que los fabricantes se esfuerzan en reducir el peso de su vehículos. Esto se lleva a cabo mediante la actuación como cátodo del revestimiento de aluminio. Afirma que en tales circunstancias, la innovación se ocupa de eliminar ese potencial sin comprometer la capacidad de soporte de carga y por lo tanto el rendimiento mecánico real de la bisagra. La compañía confía en que los productos cumplan con su función anti-corrosión. Afirma que las pruebas de certificación ISO han demostrado una alta resistencia a la corrosión, incluso en condiciones extremas de humedad y sal. Por ejemplo, después de 1.000 horas de exposición a niebla salina mientras estaban alojados en carcasas de acero galvanizado o aluminio, los cojinetes no mostraron ningún óxido rojo. Hundertmark declara enfáticamente que desde un punto de vista pertinente a la producción, los procedimientos de montaje que utilizan el nuevo producto no tendrán que diferir en modo alguno de los empleados con los productos anteriores. En concreto, no requieren de técnicas de manipulación especiales con el fin de preservar el revestimiento durante las operaciones de montaje.

"Era un objetivo deliberado", confirma, añadiendo que toda la gama de productos se presta con igual aplicabilidad a las operaciones de montaje que impliquen procedimientos manuales, semi-automáticos y completamente automatizados. La elección en ese aspecto es, "una cuestión exclusiva de los clientes en base a consideraciones del volumen de producción", afirma. De hecho el producto es tan nuevo - se introdujo al mercado en noviembre pasado - que todavía está buscando su primera aplicación. Hundertmark confirma sin embargo que la compañía se encuentra en negociaciones con una serie de usuarios potenciales. Sin entrar en detalles precisos, dice simplemente que se puede esperar que suceda algo en una escala de tiempo de tal vez un año o dos. Hundertmark dice que hay varios factores relacionados con todos los productos de la gama, que influyen en la facilidad de las operaciones de montaje donde estos están involucrados.

Los cojinetes constan de un aro interior de PTFE y un aro exterior de acero, acero inoxidable o aluminio

Uno de ellos es la manipulación de la geometría de las piezas para ayudar a que los clientes eviten cualquier necesidad de operaciones de rebordeado secundarias para fijarlos en su lugar. El aumento del grosor del aro de refuerzo de acero, por ejemplo, puede permitir que sean montados a presión. La optimización de la geometría de los cojinetes puede ayudar a crear la posibilidad de un rango de tolerancia mucho más amplio de cara a la union a la pieza del vehículo correspondiente, que es necesariamente más grande y cara, añade. Mientras tanto, hay otro atributo de los cojinetes que también puede resultar útil en el interior del automóvil, durante su uso y en el montaje, dice Hundertmark. Esta instancia implica un elemento común interno que puede afectar, sin embargo, a la comodidad del conductor y del pasajero de forma muy marcada: los reposacabezas. Explica que las piezas utilizadas para crear el mecanismo para ajustar la altura de un reposacabezas pueden crear problemas en la fabricación debido a los problemas de tolerancia y alineación en la estructura metálica del reposacabezas, que resultan del proceso de flexión utilizado para su fabricación.

Esto significa que el elemento no se acopla bien con los manguitos de guía de plástico en el mecanismo de ajuste, debido a que el tipo de material plástico que se utiliza habitualmente en tal aplicación es incompatible con las desviaciones más allá de un rango de tolerancia muy estrecho. La consecuencia es una necesidad de fuerzas de ajuste inadecuadamente altas. Esto ha llevado a la utilización de una solución obvia - el uso de lubricantes para lograr la facilidad de operación del mecanismo. Pero es igualmente obvio que la solución también puede ser problemática debido a la posibilidad de contaminación de los otros elementos del interior del vehículo durante las operaciones de montaje, lo que haría de manera efectiva que el vehículo no fuera apto para la venta. Pero ahora Saint-Gobain ha desarrollado una nueva formulación de PTFE incorporada en un material que llama TRS, que confía aliviará los problemas de tolerancia involucrados y evitará la necesidad de lubricado, según Hundertmark. Explica que el producto deriva de la experiencia que la compañía ha construido a partir de la aplicación de los aros de tolerancia - dispositivos que actúan como una interfaz entre ejes superpuestos de diámetros diferentes, pero que permiten que los ejes se mueven en sincronía, o incluso no se muevan en absoluto en relación al otro.

Una aplicación típica, por ejemplo, es permitir el bloqueo de la columna de dirección como medida antirrobo. En efecto, continúa Hundertmark, el TRS combina esa experiencia con la experiencia de la empresa derivada de las actividades relacionadas con los cojinetes, como el hecho de que el PTFE sea un material auto-lubricante. Por lo tanto, debe facilitar mecanismos de reposacabezas que combinen la capacidad requerida para ser fijadas en su lugar, con una facilidad de ajuste sin la necesidad del uso de lubricantes

Hundermark también dice que, al igual que con los cojinetes anti-corrosión, el producto es tan nuevo que la compañía todavía lo está introduciendo a los usuarios potenciales.Pero la empresa confía que el principio subyacente del producto - "la relajación de la tolerancia junto con fuerzas controlables" - encontrará gran cantidad de otras aplicaciones en la industria.