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Evaluaci�n del Desempe�o de Materiales Alternativos en la Fabricaci�n de Componentes Automotrices

 

Performance Evaluation of Alternative Materials in Automotive Component Manufacturing

 

Avalia��o de desempenho de materiais alternativos no fabrico de componentes autom�veis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: tenorio.b9109@istlam.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 26 de mayo de 2025 *Aceptado: 24 de junio de 2025 * Publicado: �13 de julio de 2025

 

       I.          Instituto Superior Tecnol�gico Luis Arboleda Mart�nez, Ecuador.

     II.          Instituto Superior Tecnol�gico Luis Arboleda Mart�nez, Ecuador.

   III.          Ing. Mec�nico, Docente Tutor de la carrera de Mec�nica Automotriz del Instituto Superior Tecnol�gico Luis Arboleda Mart�nez, Ecuador.

 

Resumen

El presente estudio analiza el desempe�o de materiales alternativos empleados en la fabricaci�n de componentes automotrices, evaluando sus propiedades f�sico-mec�nicas, su impacto ambiental y su viabilidad industrial, a trav�s de un enfoque documental, cualitativo y comparativo basado en literatura cient�fica y t�cnica reciente, lo que permiti� revisar seis materiales representativos distribuidos en tres categor�as principales que son las aleaciones ligeras (aluminio 6061-T6 y magnesio AZ91D), los compuestos polim�ricos reforzados (CFRP y GFRP) y los biocompuestos (polipropileno con fibra de lino y resina epoxi con c�scara de nuez), todos ellos seleccionados por su relevancia actual o potencial para aplicaciones en la industria automotriz.

Los resultados evidencian que no existe un material �nico capaz de satisfacer por completo todos los criterios evaluados, ya que cada uno muestra ventajas y limitaciones seg�n el contexto en que se lo aplique, siendo el aluminio 6061-T6 y los GFRP los que logran un equilibrio notable entre resistencia, sostenibilidad y viabilidad industrial (por eso ampliamente utilizados en bastidores, paneles y subestructuras), mientras que los CFRP destacan por su excelente rendimiento mec�nico aunque limitados por su alto costo y baja reciclabilidad, lo que restringe su uso a veh�culos de alto rendimiento o de lujo, y finalmente los biocompuestos surgen como opciones prometedoras desde el punto de vista ambiental, ideales para componentes no estructurales e interiores (como recubrimientos o elementos decorativos), aunque todav�a con limitaciones mec�nicas y falta de estandarizaci�n que deber�n resolverse para permitir su adopci�n masiva.

En conclusi�n, la selecci�n de materiales en la industria automotriz requiere siempre encontrar un equilibrio entre desempe�o t�cnico, impacto ambiental y viabilidad econ�mica, y se sugiere continuar con investigaciones experimentales que permitan validar y optimizar el uso de biocompuestos y compuestos reciclables, consolidando as� alternativas m�s sostenibles y responsables con el entorno.

Palabras Clave: materiales alternativos; industria automotriz; aleaciones ligeras; compuestos reforzados; biocompuestos.

 

Abstract

This study analyzes the performance of alternative materials used in the manufacture of automotive components, evaluating their physical and mechanical properties, environmental impact, and industrial viability through a documentary, qualitative, and comparative approach based on recent scientific and technical literature. This allowed for the review of six representative materials distributed into three main categories: lightweight alloys (aluminum 6061-T6 and magnesium AZ91D), reinforced polymer composites (CFRP and GFRP), and biocomposites (polypropylene with flax fiber and epoxy resin with walnut shell), all selected for their current or potential relevance to applications in the automotive industry. The results show that no single material can fully satisfy all the evaluated criteria, as each exhibits advantages and limitations depending on the context in which it is applied. 6061-T6 aluminum and GFRP achieve a remarkable balance between strength, sustainability, and industrial viability (hence their widespread use in frames, panels, and substructures). CFRP stands out for its excellent mechanical performance, although it is limited by its high cost and low recyclability, which restricts its use to high-performance or luxury vehicles. Finally, biocomposites emerge as promising options from an environmental perspective, ideal for non-structural and interior components (such as coatings or decorative elements), although they still have mechanical limitations and a lack of standardization that must be resolved to allow for widespread adoption. In conclusion, the selection of materials in the automotive industry always requires finding a balance between technical performance, environmental impact and economic viability, and it is suggested to continue with experimental research that allows validating and optimizing the use of biocomposites and recyclable compounds, thus consolidating more sustainable and environmentally responsible alternatives.

Keywords: alternative materials; automotive industry; lightweight alloys; reinforced composites; biocomposites.

 

Resumo

Este estudo analisa o desempenho de materiais alternativos utilizados no fabrico de componentes autom�veis, avaliando as suas propriedades f�sicas e mec�nicas, impacto ambiental e viabilidade industrial atrav�s de uma abordagem documental, qualitativa e comparativa, baseada na literatura cient�fica e t�cnica recente. Isto permitiu a revis�o de seis materiais representativos distribu�dos por tr�s categorias principais: ligas leves (alum�nio 6061-T6 e magn�sio AZ91D), comp�sitos polim�ricos refor�ados (CFRP e GFRP) e biocomp�sitos (polipropileno com fibra de linho e resina ep�xi com casca de noz), todos selecionados pela sua relev�ncia atual ou potencial para aplica��es na ind�stria autom�vel. Os resultados mostram que nenhum material consegue satisfazer completamente todos os crit�rios avaliados, pois cada um apresenta vantagens e limita��es dependendo do contexto em que � aplicado. O alum�nio 6061-T6 e o GFRP conseguem um equil�brio not�vel entre resist�ncia, sustentabilidade e viabilidade industrial (da� a sua ampla utiliza��o em quadros, pain�is e subestruturas). O CFRP destaca-se pelo seu excelente desempenho mec�nico, embora seja limitado pelo seu elevado custo e baixa reciclabilidade, o que restringe a sua utiliza��o a ve�culos de alto desempenho ou de luxo. Finalmente, os biocomp�sitos surgem como op��es promissoras do ponto de vista ambiental, ideais para componentes n�o estruturais e de interiores (como revestimentos ou elementos decorativos), embora ainda apresentem limita��es mec�nicas e uma falta de padroniza��o que deve ser resolvida para permitir a sua ampla ado��o. Em conclus�o, a sele��o de materiais na ind�stria autom�vel exige sempre encontrar um equil�brio entre o desempenho t�cnico, o impacto ambiental e a viabilidade econ�mica, e sugere-se continuar com a investiga��o experimental que permita validar e otimizar a utiliza��o de biocomp�sitos e compostos recicl�veis, consolidando assim alternativas mais sustent�veis e ambientalmente respons�veis.

Palavras-chave: materiais alternativos; ind�stria autom�vel; ligas leves; comp�sitos refor�ados; biocomp�sitos.

 

Introducci�n

La b�squeda de materiales alternativos en la fabricaci�n de componentes automotrices ha cobrado gran relevancia en las �ltimas d�cadas, esta necesidad surge principalmente por la reducci�n del peso de los veh�culos, mejorando el rendimiento energ�tico y disminuyendo las emisiones contaminantes, estos factores han motivado a que distintos investigadores propongan soluciones desde diversos enfoques como el uso de aleaciones ligeras, compuestos reforzados y biocompuestos con fibras naturales. Seg�n el Department of Energy (2017) una reducci�n del 10 % en el peso de un autom�vil puede generar una mejora del 6 al 8 % en la eficiencia del combustible, este dato se vuelve m�s relevante considerando el auge de los veh�culos el�ctricos, en donde el peso influye directamente en la autonom�a y rendimiento del sistema de bater�as (Taub et al., 2019).

Los materiales tradicionales como el acero, aunque presentan buena resistencia mec�nica y bajo costo, representan aproximadamente el 55 % del peso total de un veh�culo (Fan et al., 2024), este hecho ha impulsado a que la industria automotriz busque alternativas que logren un equilibrio entre bajo peso, resistencia mec�nica adecuada y sostenibilidad ambiental. Por tal motivo se han desarrollado estudios sobre aleaciones de aluminio y magnesio, compuestos polim�ricos reforzados y biocompuestos, sin embargo el reto m�s importante radica en identificar materiales que, adem�s de ser livianos, presenten buena resistencia mec�nica, bajo costo de producci�n, facilidad de procesamiento industrial y menor impacto ambiental durante su ciclo de vida (Kandiya & Jadav, 2025).

En investigaciones recientes se han abordado diferentes aspectos de estos materiales, por ejemplo Fan et al. (2024) realizaron una revisi�n sobre aleaciones ligeras para la industria automotriz, Al-Sarraf (2024) estudi� biocompuestos reforzados con c�scara de nuez como una alternativa sostenible y Kandiya y Jadav (2025) efectuaron un an�lisis comparativo considerando criterios t�cnicos y ambientales, sin embargo estos estudios no han sido integrados en un marco comparativo que permita seleccionar de manera eficiente los materiales m�s adecuados para su implementaci�n en la producci�n masiva.

Este trabajo tiene como objetivo principal evaluar el desempe�o de materiales alternativos en la fabricaci�n de componentes automotrices mediante la comparaci�n de sus propiedades f�sicas, su impacto ambiental y la viabilidad de su producci�n a nivel industrial, para ello se considerar�n materiales con aplicaciones industriales comprobadas o en fases avanzadas de validaci�n, incluyendo aleaciones de aluminio y magnesio, compuestos polim�ricos reforzados y biocompuestos con fibras naturales, dejando de lado materiales exclusivos para nichos de lujo o experimentales sin validaci�n previa.

Entre las limitaciones de este estudio se encuentran la disponibilidad parcial de datos sobre costos actualizados en el sector industrial y la dependencia de los resultados de ensayos de laboratorio que no siempre reflejan el comportamiento real de los materiales en condiciones de servicio, sin embargo estas limitaciones no impiden que se pueda tener una visi�n general y concreta de las ventajas y desventajas de los materiales analizados para una implementaci�n futura en la industria automotriz.

 

1         Marco Te�rico

La evoluci�n de la industria automotriz hacia modelos m�s eficientes y sostenibles ha motivado en los �ltimos a�os la investigaci�n y aplicaci�n de materiales alternativos en la fabricaci�n de componentes estructurales y funcionales, estos materiales se definen como aquellos que en comparaci�n con los convencionales como el acero ofrecen ventajas importantes como menor peso, mejor rendimiento mec�nico y menor impacto ambiental a lo largo de su ciclo de vida (Sivertsen, Haagensen & Albright, 2003), en la actualidad estos materiales ya se utilizan en muchas partes del mundo sobre todo en veh�culos de alto rendimiento y cada vez m�s en modelos comerciales gracias a la reducci�n de costos y avances en procesos industriales.

Los materiales alternativos aplicables en este contexto se agrupan principalmente en tres categor�as que son las aleaciones ligeras como las de magnesio y aluminio, los compuestos polim�ricos reforzados como los CFRP y GFRP y los biocompuestos obtenidos de fibras naturales, cada uno con caracter�sticas f�sicas y mec�nicas distintas y con retos propios en cuanto a su viabilidad t�cnica e industrial, sin embargo todos con el mismo objetivo de reducir el peso del veh�culo y hacerlo m�s eficiente y menos contaminante.

Las aleaciones ligeras como las de magnesio y aluminio han sido ampliamente usadas por su baja densidad y buena relaci�n entre resistencia y peso, por ejemplo el magnesio es el metal estructural m�s liviano usado en la industria automotriz con una densidad aproximada de 1 800 kg/m� mientras que el aluminio tiene una densidad de 2 700 kg/m� y el acero supera los 7 800 kg/m� (Sivertsen et al., 2003), esta diferencia en densidades permite reducir considerablemente el peso del veh�culo lo que mejora el consumo de combustible y disminuye las emisiones contaminantes, adem�s el aluminio en la aleaci�n 6061-T6 alcanza un m�dulo de elasticidad de 69 GPa y resistencia a la tracci�n de hasta 290 MPa con buena resistencia a la corrosi�n (Das, 2014), mientras que las aleaciones de magnesio como AZ91D y AM60 aunque menos resistentes tienen excelente ductilidad y colabilidad siendo usadas en cajas de transmisi�n, soportes de motor y columnas de direcci�n (Reppe et al., 1998).

Los compuestos polim�ricos reforzados con fibra de carbono (CFRP) y fibra de vidrio (GFRP) tambi�n destacan por su alta rigidez y capacidad de absorber impactos, al principio se usaron principalmente en autos deportivos y de lujo pero actualmente gracias a la mejora en sus procesos y reducci�n de costos ya se emplean tambi�n en modelos comerciales (ScienceDirect, 2022), siendo comunes en carrocer�as y piezas interiores.

En los �ltimos a�os los biocompuestos hechos con fibras naturales como lino, kenaf o c�scara de nuez han ganado importancia por ser renovables, ligeros y biodegradables, se los usa especialmente en paneles interiores y cubiertas ayudando as� a que la industria sea m�s sostenible y cumpla las normas ambientales (Al-Sarraf, 2024; Dubreuil et al., 2012), adem�s permiten incorporar a comunidades productoras de fibras naturales en las cadenas de valor lo que tambi�n es positivo socialmente.

El an�lisis de ciclo de vida (LCA) es fundamental para evaluar el impacto ambiental de estos materiales, ya que aunque la reducci�n del 10 % en el peso del veh�culo puede mejorar entre un 6 % y 8 % la eficiencia del combustible (Sivertsen et al., 2003), hay procesos como la producci�n de magnesio que cuando usa gases como el SF₆ genera un impacto mayor incluso que el del aluminio o acero (Dubreuil et al., 2012), por eso se necesita implementar procesos m�s limpios y fomentar el reciclaje, en este aspecto el aluminio es especialmente ventajoso por su alta reciclabilidad y bajo consumo energ�tico en comparaci�n con su producci�n primaria (Lemos & Castro, 2018).

En la industria ya existen antecedentes de uso exitoso de estos materiales, por ejemplo Volkswagen y Audi usan aleaciones de magnesio AZ91D en cajas de transmisi�n logrando una reducci�n de peso del 20 % al 25 % comparado con el aluminio (Reppe et al., 1998), tambi�n el proyecto MFERD prob� estructuras frontales de magnesio en veh�culos Cadillac evaluando aspectos estructurales y ambientales con enfoque en ciclo de vida (Dubreuil et al., 2012), demostrando que adem�s de cumplir con normativas de emisiones y objetivos corporativos de sostenibilidad estos materiales ofrecen ventajas competitivas.

Sin embargo a pesar de los avances conseguidos todav�a existen desaf�os como el alto costo de producci�n, la corrosi�n especialmente en el magnesio y la necesidad de adaptar los procesos industriales actuales para que puedan integrarse estos materiales a gran escala, estas dificultades sin embargo representan tambi�n una oportunidad para investigadores y estudiantes que pueden aportar con estudios de factibilidad y dise�o para que las industrias se beneficien de estos avances y al mismo tiempo se reduzca el impacto ambiental de la producci�n de veh�culos.

2         Materiales

La presente investigaci�n, de car�cter documental y comparativo, se fundamenta en el an�lisis de informaci�n t�cnica extra�da de fuentes bibliogr�ficas confiables, sin recurrir a procedimientos experimentales, lo que permite realizar una revisi�n completa y ordenada de las propiedades y posibilidades de distintos materiales que ya se usan o podr�an usarse en la industria automotriz, permitiendo tambi�n a estudiantes y profesionales contar con una base para futuras implementaciones o estudios, en este sentido se han seleccionado seis materiales distribuidos en tres grandes grupos que son las aleaciones ligeras, los compuestos polim�ricos reforzados y los biocompuestos, esta selecci�n obedece tanto a su aplicabilidad actual o potencial en la industria automotriz como a la disponibilidad de datos t�cnicos y ambientales en la literatura cient�fica reciente, garantizando as� que se aborde una muestra representativa y pertinente para el contexto actual.

Dentro del grupo de las aleaciones ligeras destacan materiales como el aluminio 6061-T6 que es una aleaci�n templada compuesta principalmente por aluminio, magnesio y silicio, ampliamente utilizada en la fabricaci�n de bastidores, sistemas de suspensi�n y componentes estructurales de veh�culos por su buena relaci�n resistencia-peso, su alta resistencia a la corrosi�n y su facilidad de mecanizado (Das, 2014), con un m�dulo de elasticidad cercano a los 69 GPa y una resistencia a la tracci�n que puede alcanzar los 290 MPa lo cual lo convierte en una opci�n muy vers�til en la industria automotriz para diversas aplicaciones. Tambi�n en este grupo se encuentra la aleaci�n AZ91D compuesta por magnesio con adiciones de aluminio y zinc que es una de las m�s utilizadas en componentes como carcasas de transmisi�n y soportes de direcci�n debido a su bajo peso espec�fico de aproximadamente 1 800 kg/m� y su buena colabilidad (Reppe et al., 1998), aunque presenta una resistencia mec�nica algo menor que la del aluminio sigue siendo una opci�n muy �til para reducir peso en los veh�culos, sin embargo requiere tratamientos de superficie para mejorar su resistencia a la corrosi�n (Peng & Wang, 2024), por lo que a�n existen retos en cuanto a su aplicaci�n masiva especialmente en ambientes agresivos.

En cuanto a los compuestos polim�ricos reforzados se encuentran materiales como el CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) que combina una matriz polim�rica normalmente de resina epoxi con fibras de carbono logrando una excelente rigidez espec�fica y alta resistencia a la tracci�n con una densidad mucho menor que la de los metales tradicionales, por este motivo su uso ha sido priorizado en veh�culos de alto rendimiento y aplicaciones estructurales cr�ticas aunque su elevado costo y la complejidad de su reciclaje han limitado su empleo a gran escala (ScienceDirect, 2022), siendo todav�a un material de nicho. Otro ejemplo dentro de este grupo es el GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) que utiliza fibras de vidrio como refuerzo en vez de carbono, lo que lo hace m�s econ�mico aunque con menor rigidez, sin embargo ofrece buen desempe�o estructural, resistencia a la corrosi�n y facilidad de procesamiento, por ello ha sido empleado en paneles, carcasas, paragolpes y piezas secundarias (Dubreuil et al., 2012), adem�s, aunque su reciclabilidad es moderada, existen numerosos estudios recientes encaminados a mejorar su sostenibilidad y ampliar su uso en m�s componentes.

Finalmente en el grupo de los biocompuestos se encuentran opciones muy interesantes como el polipropileno con fibra de lino que combina una matriz termopl�stica con fibras naturales como el lino, estas fibras se caracterizan por su bajo peso, su origen renovable y su buena capacidad para absorber impactos, este material ha sido validado y utilizado por fabricantes como BMW y Mercedes-Benz en componentes interiores como paneles de puertas y tableros logrando no solo reducciones de peso sino tambi�n contribuyendo a la sostenibilidad ambiental (Ehrenberger & Friedrich, 2013), lo que demuestra que la industria puede integrar soluciones m�s ecol�gicas sin comprometer el rendimiento. Tambi�n se ha analizado la resina epoxi con c�scara de nuez que est� en una etapa avanzada de validaci�n, este biocompuesto utiliza una matriz ep�xica combinada con part�culas o fibras de c�scara de nuez (Al-Sarraf, 2024), presentando buena rigidez, bajo impacto ambiental y un alto contenido renovable por lo que resulta adecuado para aplicaciones no estructurales o decorativas, sin embargo todav�a presenta ciertas limitaciones en cuanto a su resistencia t�rmica y su durabilidad cuando se expone a condiciones extremas, lo que indica que a�n queda margen para su mejora.

Este an�lisis permite entender que los materiales seleccionados son opciones prometedoras para la industria automotriz y que cada uno de ellos presenta ventajas y tambi�n desaf�os que deben ser evaluados cuidadosamente antes de su implementaci�n, recordando siempre que las dificultades t�cnicas como la resistencia a la corrosi�n, la reciclabilidad y los costos de producci�n representan no solo un obst�culo sino tambi�n una oportunidad para innovar, investigar y adaptar las tecnolog�as actuales a las exigencias de una industria m�s sostenible, m�s ligera y m�s eficiente, abriendo un campo de acci�n amplio tanto para fabricantes como para investigadores que deseen seguir aportando al desarrollo de soluciones m�s responsables con el ambiente y m�s competitivas para el mercado.

3         Metodolog�a

La metodolog�a utilizada en este estudio responde a un enfoque documental, cualitativo y comparativo, sustentado en la revisi�n sistem�tica y el an�lisis cr�tico de fuentes bibliogr�ficas secundarias, lo que permite evaluar y comparar el desempe�o de materiales alternativos empleados en la fabricaci�n de componentes automotrices, recurriendo a datos t�cnicos, ambientales y econ�micos que han sido previamente reportados y validados en investigaciones acad�micas, art�culos cient�ficos, informes t�cnicos y documentos especializados, de modo que no es necesario realizar una experimentaci�n directa sino m�s bien aprovechar el conocimiento ya existente para consolidar conclusiones que sean pertinentes y aplicables a la realidad industrial actual. Este enfoque metodol�gico resulta particularmente adecuado cuando se trata de sintetizar informaci�n relevante y actualizada de diferentes contextos, ayudando a establecer una visi�n completa y detallada sobre la viabilidad t�cnica, econ�mica y ambiental de los materiales analizados, adem�s su car�cter comparativo permite identificar claramente las fortalezas, limitaciones y posibles oportunidades de aplicaci�n para cada uno de los materiales, lo que contribuye de manera directa a orientar futuras investigaciones, decisiones industriales y pol�ticas de sostenibilidad en el sector automotriz.

Para la elaboraci�n de este estudio documental y comparativo se seleccionaron seis materiales considerados representativos de tres grandes categor�as que son las aleaciones ligeras, los compuestos polim�ricos reforzados y los biocompuestos, esta selecci�n no fue arbitraria sino que se fundament� en criterios clave como la aplicabilidad industrial comprobada o al menos en una fase avanzada de validaci�n, la disponibilidad y confiabilidad de datos t�cnicos y ambientales en la literatura especializada y su potencial de contribuir significativamente a la sostenibilidad y a la reducci�n del peso en los procesos de fabricaci�n automotriz, factores todos ellos esenciales para que los resultados sean pertinentes y �tiles tanto en el presente como en escenarios futuros. En el grupo de las aleaciones ligeras se eligieron el aluminio 6061-T6 y el magnesio AZ91D que son materiales ya ampliamente empleados en componentes estructurales y funcionales de veh�culos comerciales (por ejemplo en bastidores, sistemas de suspensi�n, soportes de direcci�n y cajas de transmisi�n), esto gracias a su favorable relaci�n resistencia-peso y su influencia directa en la reducci�n de emisiones por la disminuci�n de la masa vehicular.

En cuanto a los compuestos polim�ricos reforzados se consideraron dos materiales que en los �ltimos a�os han ganado protagonismo en la industria automotriz como son los compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRP) y con fibra de vidrio (GFRP), ambos reconocidos por su elevada rigidez y resistencia, con la ventaja adicional de que han ido creciendo en aceptaci�n especialmente en aplicaciones que exigen alta performance y reducciones notables de peso, aunque cada uno con sus particularidades en cuanto a costos y reciclabilidad, lo que tambi�n se analiza en el desarrollo del estudio. Finalmente, se incluyeron en el an�lisis los biocompuestos fabricados a partir de matrices polim�ricas combinadas con fibras naturales, concretamente el polipropileno con fibra de lino y la resina epoxi con c�scara de nuez, materiales emergentes que han despertado gran inter�s no solo por su bajo impacto ambiental sino tambi�n por su capacidad de integrarse a esquemas de econom�a circular y ofrecer una alternativa sostenible para la fabricaci�n de piezas no estructurales y componentes interiores, siendo ya utilizados o probados en paneles de puertas, tableros, cubiertas y elementos decorativos en modelos de reconocidas marcas automotrices.

Esta selecci�n integral de materiales permite construir una comparaci�n equilibrada entre opciones met�licas, sint�ticas y naturales, ofreciendo as� una visi�n m�s completa y hol�stica sobre las oportunidades y limitaciones que presenta cada uno para su implementaci�n efectiva en la industria automotriz, considerando no solo sus propiedades t�cnicas sino tambi�n los retos ambientales y econ�micos que supone su uso.

Para poder evaluar de manera rigurosa los materiales seleccionados se definieron tres dimensiones fundamentales de comparaci�n que son las propiedades f�sico-mec�nicas, el impacto ambiental y la viabilidad industrial, estas dimensiones permiten analizar el comportamiento y rendimiento de cada material de forma integral, tomando en cuenta tanto su desempe�o t�cnico en condiciones de uso como su sostenibilidad a lo largo de su ciclo de vida y su aplicabilidad pr�ctica en los procesos reales de producci�n automotriz, lo que garantiza que los resultados del an�lisis sean �tiles y relevantes para quienes buscan innovar en el dise�o y fabricaci�n de veh�culos m�s eficientes, sostenibles y competitivos.

Las propiedades f�sico-mec�nicas son uno de los factores m�s determinantes a la hora de seleccionar los materiales que se utilizan en los componentes automotrices, ya que influyen de manera directa en la seguridad, la eficiencia estructural y la durabilidad del veh�culo, siendo por tanto un aspecto fundamental que no puede pasarse por alto cuando se busca mejorar tanto el rendimiento como la sostenibilidad de los dise�os actuales, en este sentido se evaluaron par�metros como la densidad, el m�dulo de elasticidad, la resistencia a la tracci�n, el l�mite el�stico y la resistencia a la corrosi�n e impacto, los cuales se explican a continuaci�n para comprender mejor su importancia. La densidad, expresada en kilogramos por metro c�bico (kg/m�), influye directamente en la masa total del veh�culo y por consiguiente en su consumo energ�tico, de tal manera que materiales m�s livianos permiten una reducci�n notable del peso del veh�culo y, con ello, una disminuci�n en las emisiones y en el consumo de combustible, por ejemplo el aluminio 6061-T6 tiene una densidad aproximada de 2 700 kg/m� mientras que el magnesio AZ91D alcanza apenas los 1 800 kg/m�, lo cual representa una ventaja importante en t�rminos de aligeramiento del conjunto (Aluminum Alloy Data Sheet, 2023), de hecho esta caracter�stica es la que m�s se destaca cuando se comparan con materiales tradicionales como el acero que supera los 7 800 kg/m�. Otro par�metro clave es el m�dulo de elasticidad que refleja la rigidez del material frente a esfuerzos y deformaciones, en el caso del aluminio 6061-T6 su valor promedio es de 68,9 GPa, lo que lo hace adecuado para componentes estructurales que requieren resistencia sin comprometer la flexibilidad (Grasp Engineering, 2023). Tambi�n resulta crucial la resistencia a la tracci�n y el l�mite el�stico que determinan la capacidad del material para soportar esfuerzos sin deformaciones permanentes, en este sentido el aluminio 6061-T6 alcanza valores de hasta 310 MPa en resistencia �ltima y 276 MPa en su l�mite el�stico, lo que explica por qu� es tan utilizado en la industria automotriz para aplicaciones donde la integridad estructural es prioritaria (MFGProto, 2023). Finalmente, no puede dejar de mencionarse la resistencia a la corrosi�n y al impacto que resulta especialmente relevante para aplicaciones que estar�n expuestas a condiciones ambientales agresivas o a cargas din�micas constantes, aspectos que se abordar�n con mayor detalle m�s adelante en el an�lisis individual de cada material pero que ya desde este punto deben considerarse para tener una visi�n completa de su comportamiento en servicio.

En lo que respecta al impacto ambiental, esta dimensi�n se analiz� mediante el enfoque del An�lisis de Ciclo de Vida (LCA, por sus siglas en ingl�s), el cual permite evaluar de manera integral la huella que deja cada material desde su extracci�n hasta su disposici�n final, considerando variables como el consumo energ�tico asociado a su producci�n, las emisiones de gases de efecto invernadero y su capacidad de reciclaje, todas ellas fundamentales en un contexto donde las exigencias ambientales son cada vez m�s estrictas. El consumo energ�tico se expresa en kilovatios hora por kilogramo (kWh/kg) y permite comparar de forma objetiva la energ�a necesaria para producir un kilogramo de material, diferenciando as� la huella energ�tica entre los metales tradicionales y los compuestos modernos; las emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente las de CO₂ equivalente, se derivan de los procesos de extracci�n, fundici�n, refinamiento o s�ntesis y reflejan el impacto clim�tico de cada opci�n; finalmente la reciclabilidad es un aspecto decisivo para cerrar el ciclo de vida de los materiales con el menor impacto posible, en este sentido el aluminio destaca porque puede reciclarse con una reducci�n de hasta el 95 % en el consumo energ�tico respecto a su producci�n primaria, lo que lo convierte en un material muy ventajoso frente a otros como los compuestos polim�ricos que todav�a presentan dificultades significativas para ser separados y reprocesados (Dubreuil et al., 2012).

Por �ltimo, la viabilidad industrial constituye la tercera dimensi�n del an�lisis y resulta esencial para determinar si un material es realmente aplicable a gran escala en las condiciones actuales de la industria, para ello se consideraron aspectos como la disponibilidad comercial, la procesabilidad y los costos de producci�n y transformaci�n, ya que no basta con que un material tenga buenas propiedades y bajo impacto ambiental si no puede ser fabricado y manipulado de manera eficiente con la infraestructura existente. La disponibilidad comercial garantiza que el material pueda ser adquirido sin mayores complicaciones y en vol�menes adecuados para la producci�n en serie; la procesabilidad hace referencia a la facilidad con que puede ser trabajado mediante tecnolog�as conocidas como fundici�n, moldeo, extrusi�n o laminado, sin requerir inversiones prohibitivas en nuevas t�cnicas; finalmente, el costo de producci�n y transformaci�n, estimado por kilogramo o por unidad funcional, permite comparar las opciones no solo en t�rminos t�cnicos sino tambi�n econ�micos, lo cual es decisivo para que la industria adopte o descarte un material en funci�n de su competitividad.

 

Esta clasificaci�n y definici�n de criterios permite elaborar una comparaci�n objetiva y multidimensional entre materiales de muy distinta naturaleza y origen, ofreciendo as� una base metodol�gica s�lida que no solo sirve para sustentar el an�lisis posterior de los resultados sino tambi�n para orientar la innovaci�n sostenible en el sector automotriz, marcando un camino claro hacia la adopci�n de soluciones m�s ligeras, eficientes y respetuosas con el medio ambiente sin perder de vista la realidad econ�mica y productiva de la industria.

Cuadro comparativo de desempe�o de materiales alternativos en la fabricaci�n automotriz

Material	Densidad (kg/m�)	M�dulo de elasticidad (GPa)	Resistencia a la tracci�n (MPa)	Reciclabilidad	Emisiones producci�n (kg CO₂/kg)	Disponibilidad / Procesabilidad	Costo estimado (USD/kg)
Aluminio 6061-T6	2 700	68.9	276�310	Muy alta	~8.1 (primario) / ~0.4 (reciclado)	Alta / Excelente (moldeo, extrusi�n)	2.0 � 3.0
Magnesio AZ91D	1 810	45	160�230	Alta	~10.6	Media / Buena (colado, baja soldabilidad)	2.5 � 3.5
CFRP (fibra de carbono)	1 600	70�200	600�1 500	Baja � limitada	>29	Media / Dif�cil (moldeo, no reciclable)	20 � 40
GFRP (fibra de vidrio)	1 800�2 000	35�55	200�900	Moderada	~18�22	Alta / Buena (moldeo, compresi�n)	2.5 � 5.0
PP + fibra de lino	1 150�1 300	3�5 (matriz) / 20�30 (refuerzo)	50�100	Alta (biodegradable parcial)	~3�4	Media / Buena (inyecci�n, prensado)	1.2 � 2.0
Epoxi + c�scara de nuez	1 250	3�5 (matriz) / 10�20 (refuerzo)	40�80	Alta (contenido renovable)	~2�4	Baja / Experimental (a�n no estandarizado)	~2.5

 

4         Procedimiento a la recolecci�n de datos

El procedimiento para la recolecci�n de datos en esta investigaci�n se fundament� en una revisi�n documental sistem�tica, centrada exclusivamente en fuentes cient�ficas, t�cnicas e industriales de alta confiabilidad, lo que asegura que la informaci�n recopilada sea pertinente, actualizada y v�lida para los fines de este estudio, adem�s este enfoque permite aprovechar la gran cantidad de resultados ya existentes en la literatura sin necesidad de recurrir a experimentaci�n directa, lo cual tambi�n representa una ventaja cuando se trata de evaluar materiales ya probados en diferentes contextos. La selecci�n de los datos t�cnicos, ambientales y econ�micos de los materiales analizados se realiz� mediante una consulta exhaustiva de bases de datos acad�micas y repositorios especializados, asegurando en todo momento que la calidad y la vigencia de la informaci�n utilizada cumplieran con los est�ndares requeridos por una investigaci�n de este tipo, adem�s de facilitar que los resultados pudieran ser comparados entre s� sin mayores inconsistencias.

Para este proceso se emplearon principalmente plataformas reconocidas y confiables como ScienceDirect, que fue utilizada para acceder a art�culos revisados por pares relacionados con propiedades f�sico-mec�nicas, ciclos de vida (LCA) y aplicaciones industriales de materiales alternativos en la industria automotriz (incluyendo estudios espec�ficos sobre aleaciones, compuestos y biocompuestos), tambi�n se recurri� a SAE MOBILUS de la Society of Automotive Engineers que constituye una fuente primaria en literatura t�cnica automotriz y que result� especialmente �til para consultar documentos sobre especificaciones de materiales, casos reales de uso en la industria y estudios comparativos de desempe�o, asimismo se utiliz� el repositorio arXiv.org que por ser un portal de acceso abierto permiti� consultar investigaciones recientes sobre materiales compuestos y biocompuestos emergentes que a�n no han sido completamente difundidas en medios tradicionales, por otro lado se incluy� informaci�n procedente del DLR (Deutsches Zentrum f�r Luft- und Raumfahrt) que es el portal t�cnico del Centro Aeroespacial Alem�n y donde se encuentran informes detallados sobre an�lisis de ciclo de vida en aleaciones ligeras, finalmente se complement� la b�squeda con Google Scholar como herramienta adicional para rastrear citas, comparar resultados entre distintos autores y validar la disponibilidad de informaci�n t�cnica en diferentes idiomas y contextos, asegurando as� un panorama m�s completo.

En cuanto a los criterios de b�squeda empleados, estos incluyeron combinaciones de t�rminos clave como �automotive materials�, �lightweight alloys�, �LCA magnesium aluminum�, �carbon fiber composites automotive�, �biocomposites applications automotive�, �sustainability in vehicle materials�, entre otros similares que se fueron ajustando conforme avanzaba la b�squeda para obtener resultados cada vez m�s espec�ficos, adem�s se filtraron los documentos seg�n el a�o de publicaci�n priorizando trabajos entre 2010 y 2024 para asegurar la actualidad de la informaci�n, tambi�n por tipo de documento como art�culos cient�ficos, informes t�cnicos y tesis de posgrado, as� como por el nivel de citaci�n para garantizar que los datos provengan de fuentes reconocidas y ampliamente discutidas en la comunidad acad�mica y t�cnica.

Los tipos de documentos finalmente seleccionados abarcaron una gama diversa que incluy� art�culos cient�ficos revisados por pares con informaci�n experimental y validada (es decir, datos obtenidos directamente de pruebas de laboratorio o campo), informes t�cnicos emitidos por asociaciones automotrices o instituciones de investigaci�n aplicada con resultados relevantes para la industria, tesis de maestr�a y doctorado con revisi�n institucional especialmente en el �rea de ingenier�a de materiales y finalmente fichas t�cnicas de fabricantes que se usaron �nicamente para corroborar valores est�ndar como densidad, m�dulo de elasticidad o resistencia mec�nica cuando estos proven�an de cat�logos oficiales, asegurando siempre que incluso estos datos estuvieran respaldados por documentos t�cnicos adicionales para evitar discrepancias o errores.

De esta manera, el procedimiento para la recolecci�n de datos no solo permiti� compilar informaci�n t�cnica de alta calidad y fiabilidad, sino tambi�n construir una base metodol�gica robusta para el an�lisis posterior, ofreciendo as� resultados coherentes y aplicables a la realidad industrial y acad�mica en el campo de los materiales automotrices, contribuyendo con ello a fortalecer el conocimiento disponible sobre alternativas sostenibles, eficientes y econ�micamente viables para la fabricaci�n de componentes vehiculares.

5         Las limitaciones de la investigaci�n

Las limitaciones del presente estudio se derivan principalmente de su car�cter documental y comparativo, ya que al tratarse de una investigaci�n basada �nicamente en la revisi�n y an�lisis de literatura t�cnica especializada no se realizaron pruebas experimentales directas sobre los materiales analizados, lo cual implica que todas las propiedades f�sico-mec�nicas, ambientales y econ�micas consideradas en este trabajo provienen de estudios previos, informes t�cnicos y literatura cient�fica confiable y actualizada, sin embargo es importante se�alar que a pesar de haberse seleccionado fuentes de alta calidad y relevancia pueden existir variaciones metodol�gicas entre los distintos estudios consultados (por ejemplo en las condiciones de ensayo, los est�ndares empleados o las escalas de validaci�n) lo cual podr�a dar lugar a cierta dispersi�n o inconsistencia en los valores reportados y que debe tenerse en cuenta al momento de interpretar los resultados.

Del mismo modo se decidi� excluir de los an�lisis materiales que a�n se encuentran en fases muy tempranas de desarrollo, que no cuentan con validaci�n suficiente para su implementaci�n masiva o que son utilizados �nicamente en sectores de alta gama o veh�culos de lujo, como ocurre con las cer�micas t�cnicas avanzadas, los nanocompuestos o las superaleaciones (materiales que aunque interesantes todav�a no disponen de evidencia robusta sobre su factibilidad industrial a gran escala), de tal manera que el enfoque del estudio se centr� �nicamente en materiales que ya presentan un nivel de validaci�n t�cnica aceptable o que se encuentran en etapas avanzadas de prueba en entornos industriales, buscando siempre mantener la pertinencia y aplicabilidad pr�ctica de los resultados.

Otra limitaci�n relevante a considerar es la disponibilidad parcial de datos econ�micos consolidados, sobre todo en el caso de biocompuestos emergentes o de materiales compuestos cuya producci�n a�n no est� completamente estandarizada, ya que en estos casos los costos de fabricaci�n pueden variar considerablemente en funci�n del contexto geogr�fico, la escala de producci�n, las tecnolog�as de procesamiento utilizadas e incluso las pol�ticas locales de sostenibilidad (por ejemplo incentivos o aranceles), factores todos ellos que dificultan establecer estimaciones econ�micas universales y obligan a considerar los resultados econ�micos como referenciales m�s que definitivos.

Finalmente, aunque se incluyeron variables ambientales como el consumo energ�tico y las emisiones de CO₂ mediante la revisi�n de estudios basados en An�lisis de Ciclo de Vida (LCA), no todos los materiales contaron con datos homog�neos ni fueron evaluados bajo un mismo marco metodol�gico, por lo que es posible que las comparaciones realizadas en esta dimensi�n presenten limitaciones en cuanto a su precisi�n absoluta, lo cual refuerza la idea de que estos resultados deben interpretarse siempre dentro del contexto metodol�gico que les dio origen.

Estas limitaciones no invalidan en ning�n caso los hallazgos alcanzados en el estudio, sino que m�s bien deben ser consideradas como advertencias metodol�gicas que permiten contextualizar y matizar las conclusiones, adem�s representan tambi�n una oportunidad para que investigaciones futuras profundicen en la validaci�n emp�rica de estos materiales bajo condiciones controladas y homog�neas, fortaleciendo as� el conocimiento disponible y ampliando las posibilidades de aplicaci�n pr�ctica en la industria automotriz.

6         Resultados

Los resultados obtenidos en este estudio y el an�lisis comparativo de los materiales seleccionados se realizaron tomando como base los criterios definidos en la metodolog�a, es decir, las propiedades f�sico-mec�nicas, el impacto ambiental y la viabilidad industrial, aspectos que permiten evaluar cada material no solo desde su comportamiento t�cnico sino tambi�n desde su sostenibilidad y aplicabilidad pr�ctica en la industria automotriz. Para organizar la comparaci�n se elabor� una matriz de evaluaci�n que permiti� identificar patrones de comportamiento, ventajas y limitaciones entre las distintas categor�as consideradas �aleaciones met�licas, materiales compuestos y biocompuestos�, destacando as� los principales atributos de cada grupo y las oportunidades que ofrecen cuando se busca innovar en la fabricaci�n de veh�culos m�s ligeros y sostenibles.

Desde el punto de vista de las propiedades f�sico-mec�nicas, los materiales met�licos presentan una combinaci�n equilibrada entre densidad y resistencia que los hace especialmente adecuados para aplicaciones estructurales donde se requiere soportar cargas importantes, en este sentido el aluminio 6061-T6 destaca por su elevada resistencia a la tracci�n que puede alcanzar hasta los 310 MPa y un m�dulo de elasticidad de 68,9 GPa, caracter�sticas que explican por qu� es tan ampliamente utilizado en la fabricaci�n de chasis, subestructuras y componentes expuestos a cargas mec�nicas significativas (MFGProto, 2023; Grasp Engineering, 2023), adem�s de ofrecer buena resistencia a la corrosi�n y facilidad de mecanizado. El magnesio AZ91D, por su parte, presenta una densidad mucho menor (alrededor de 1 810 kg/m�) lo que lo hace ventajoso cuando la prioridad es la reducci�n de peso del veh�culo, aunque su resistencia y rigidez son algo menores en comparaci�n con el aluminio (Ehrenberger & Friedrich, 2013), por ello su uso se concentra en piezas donde las exigencias mec�nicas son moderadas como carcasas de transmisi�n, soportes o componentes secundarios.

En el caso de los compuestos polim�ricos reforzados, los CFRP (compuestos con fibra de carbono) y los GFRP (compuestos con fibra de vidrio) muestran propiedades mec�nicas que dependen mucho de la orientaci�n de las fibras y del tipo de matriz polim�rica empleada, los CFRP alcanzan resistencias superiores a los 1 000 MPa lo cual es notable, aunque su ductilidad es baja y su costo considerablemente alto, lo que restringe su uso principalmente a veh�culos deportivos o aplicaciones de alto rendimiento; los GFRP, en cambio, ofrecen una alternativa m�s econ�mica con propiedades mec�nicas intermedias, suficientes para muchas aplicaciones estructurales y con mejor procesabilidad. Finalmente, los biocompuestos como el polipropileno con fibra de lino y la resina epoxi con c�scara de nuez presentan propiedades mec�nicas m�s limitadas, pero resultan adecuadas para componentes interiores, paneles decorativos o recubrimientos no estructurales, donde la prioridad est� m�s en la sostenibilidad que en la resistencia.

En t�rminos de impacto ambiental, los materiales reciclables como el aluminio ofrecen ventajas muy significativas, ya que su reciclaje puede reducir hasta un 95 % del consumo energ�tico respecto a su producci�n primaria (Dubreuil et al., 2012), disminuyendo de forma considerable las emisiones de CO₂, aunque esto depende tambi�n de que existan cadenas de reciclaje eficientes y pol�ticas regulatorias que incentiven su reutilizaci�n. El magnesio, a pesar de ser un metal ligero, implica procesos de extracci�n y refinamiento con mayor huella ambiental, lo cual reduce en parte sus beneficios ecol�gicos cuando se aplica de manera generalizada (Reppe et al., 1998), por lo que es un aspecto que debe evaluarse cuidadosamente. En el caso de los materiales compuestos, los CFRP presentan un impacto ambiental elevado debido a la producci�n intensiva de fibras de carbono y a las dificultades de reciclaje, mientras que los biocompuestos ofrecen un perfil ambiental m�s favorable gracias a que emplean fibras naturales renovables y matrices parcialmente biodegradables, aunque todav�a enfrentan barreras para su integraci�n a gran escala en procesos industriales estandarizados, sobre todo por su limitada durabilidad y por la falta de normativas claras para su gesti�n al final de la vida �til.

Respecto a la viabilidad industrial, el aluminio y los GFRP se posicionan como materiales con alta disponibilidad comercial y excelente compatibilidad con tecnolog�as industriales ya consolidadas como la extrusi�n, el moldeo y la fundici�n, lo que facilita su incorporaci�n en l�neas de producci�n a gran escala, adem�s presentan costos accesibles y un rendimiento suficientemente alto para la mayor�a de las aplicaciones vehiculares, lo que los hace especialmente atractivos. El magnesio AZ91D, aunque tambi�n es comercialmente disponible, todav�a enfrenta desaf�os t�cnicos relacionados con su soldabilidad, su susceptibilidad a la corrosi�n y la necesidad de tratamientos adicionales para mejorar su comportamiento en servicio, lo que encarece y complica su adopci�n. Los CFRP, a pesar de sus destacadas propiedades mec�nicas, son materiales de alto costo (en rangos de 20 a 40 USD por kilogramo) y de dif�cil procesamiento, lo que limita su uso a sectores premium o de nicho, donde los presupuestos y la justificaci�n t�cnica permiten asumir estos sobrecostos. Por �ltimo, los biocompuestos, aunque prometedores desde el punto de vista ecol�gico y cada vez m�s estudiados, a�n presentan limitaciones en cuanto a su resistencia t�rmica, su durabilidad y la falta de estandarizaci�n de sus procesos, lo que restringe su aplicaci�n a piezas de bajo esfuerzo mec�nico, interiores o accesorios decorativos donde sus ventajas ambientales se pueden aprovechar sin comprometer la integridad estructural del veh�culo.

En conjunto, este an�lisis evidencia que cada uno de los materiales evaluados presenta ventajas espec�ficas y tambi�n limitaciones que deben ser consideradas cuidadosamente al momento de decidir su implementaci�n en el sector automotriz, y que si bien algunos como el aluminio y los GFRP ya est�n plenamente integrados en la industria, otros como los biocompuestos o los CFRP representan oportunidades de mejora y desarrollo tecnol�gico para los pr�ximos a�os, siempre con la perspectiva de avanzar hacia veh�culos m�s ligeros, sostenibles y competitivos.

Tabla 1. Desempe�o de materiales alternativos en la fabricaci�n automotriz.

Material	Desempe�o mec�nico	Impacto ambiental	Viabilidad industrial
Aluminio 6061‑T6	Alto	Medio-Bajo (reciclado)	Alta
Magnesio AZ91D	Medio	Alto	Media
CFRP	Muy alto	Alto (poca reciclabilidad)	Baja
GFRP	Medio‑Alto	Medio	Alta
PP + fibra de lino	Bajo‑Medio	Bajo (renovable/biodegradable)	Media
Epoxi + c�scara de nuez	Bajo	Muy bajo	Baja

Los resultados alcanzados dejan claro que no existe un solo material que pueda considerarse �ptimo para responder a todas las exigencias de la industria automotriz, ya que cada uno presenta ventajas y limitaciones que dependen del uso que se le quiera dar y de las prioridades de dise�o, en este sentido materiales como el aluminio 6061-T6 y los compuestos reforzados con fibra de vidrio (GFRP) logran un equilibrio interesante entre resistencia, impacto ambiental y viabilidad industrial (por eso son tan comunes en chasis, subestructuras y paneles), mientras que los compuestos con fibra de carbono (CFRP) destacan por su extraordinario rendimiento mec�nico aunque con costos muy elevados y dificultades ambientales que limitan su adopci�n a veh�culos premium o deportivos. Por otro lado los biocompuestos surgen como una alternativa ecol�gica prometedora para piezas de baja exigencia estructural, gracias a su origen renovable y menor impacto ambiental, aunque todav�a enfrentan barreras t�cnicas y falta de estandarizaci�n que deber�n resolverse para que puedan usarse de manera masiva en la industria.

7         Discusi�n�

El presente estudio permiti� establecer principios generales y patrones de comportamiento sobre el desempe�o de materiales alternativos en la fabricaci�n de componentes automotrices, evidenciando que la elecci�n de un material no puede depender de un solo factor sino que resulta siempre del equilibrio entre sus propiedades f�sico-mec�nicas, su impacto ambiental y su viabilidad industrial, siendo estas dimensiones inseparables cuando se busca optimizar tanto la eficiencia como la sostenibilidad. En este sentido, el aluminio 6061-T6 y los compuestos reforzados con fibra de vidrio (GFRP) se confirmaron como opciones con buen rendimiento estructural y alta disponibilidad comercial (por eso son tan frecuentes en bastidores, subestructuras y paneles), mientras que los biocompuestos destacaron por su menor impacto ambiental gracias a su origen renovable y parcialmente biodegradable, aunque con limitaciones t�cnicas que por ahora restringen su uso a componentes de baja exigencia estructural.

Se identificaron tambi�n excepciones importantes y aspectos todav�a no resueltos que merecen atenci�n, por ejemplo el magnesio AZ91D aunque presenta la menor densidad de todos los materiales evaluados y una buena colabilidad (caracter�sticas atractivas para aligerar veh�culos) muestra tambi�n problemas de resistencia a la corrosi�n y un impacto ambiental relativamente elevado debido a sus procesos de extracci�n y refinamiento, lo que limita su adopci�n masiva en condiciones est�ndar; asimismo los compuestos con fibra de carbono (CFRP), a pesar de su sobresaliente desempe�o mec�nico y de soportar cargas muy superiores a las de los metales tradicionales, siguen enfrentando barreras importantes por su baja reciclabilidad y su alto costo de producci�n, lo que reduce su implementaci�n a nichos muy espec�ficos como autos de lujo o de competencia. Todo esto confirma que no existe una correlaci�n directa ni lineal entre alta resistencia mec�nica y sostenibilidad ambiental o econ�mica, de modo que cada caso debe evaluarse de manera integral.

Los hallazgos de esta investigaci�n son coherentes con los reportes de estudios previos como los de Das (2014) y Dubreuil et al. (2012), que ya hab�an se�alado al aluminio reciclado como uno de los materiales m�s equilibrados para la industria automotriz por su ligereza, su alta reciclabilidad y su accesibilidad econ�mica, caracter�sticas que lo convierten en un est�ndar para muchas aplicaciones; de igual forma las limitaciones observadas en los CFRP y las ventajas ambientales de los biocompuestos coinciden con reportes recientes (ScienceDirect, 2022; Al-Sarraf, 2024), reforzando as� la validez de las conclusiones aqu� presentadas.

Las consecuencias te�ricas de estos resultados confirman que la evaluaci�n de materiales automotrices debe abordarse desde un enfoque multidimensional que contemple simult�neamente el rendimiento mec�nico, la sostenibilidad ambiental y la viabilidad econ�mica, ya que priorizar solo uno de estos aspectos termina generando desventajas en los otros. En t�rminos pr�cticos, estos hallazgos pueden orientar la selecci�n de materiales seg�n el tipo de componente y las prioridades de cada fabricante, promoviendo por ejemplo la integraci�n gradual de biocompuestos en piezas interiores (como paneles de puertas o recubrimientos) y la priorizaci�n del aluminio reciclado y los GFRP en aplicaciones estructurales intermedias, all� donde se busca mantener resistencia y ligereza sin comprometer la sostenibilidad ni los costos.

Las conclusiones que se desprenden de este estudio se apoyan s�lidamente en las pruebas documentales presentadas en la literatura revisada, por ejemplo los datos de densidad y resistencia del aluminio (MFGProto, 2023) respaldan su idoneidad para estructuras ligeras, mientras que los an�lisis de ciclo de vida (Dubreuil et al., 2012) justifican su ventaja ambiental frente al magnesio o los CFRP; asimismo las propiedades renovables y biodegradables de los biocompuestos se sustentan en estudios recientes sobre biopol�meros reforzados (Al-Sarraf, 2024) que los posicionan como una alternativa ecol�gica viable.

8         Conclusi�n

El an�lisis comparativo de materiales alternativos para la fabricaci�n de componentes automotrices permiti� comprobar que no existe un solo material capaz de cumplir de manera �ptima con todos los requisitos estructurales, ambientales e industriales, ya que cada uno presenta ventajas y limitaciones propias que dependen de las prioridades de dise�o, las condiciones de uso y los objetivos de sostenibilidad definidos por cada fabricante, de modo que la elecci�n adecuada siempre requiere encontrar un equilibrio entre estos factores para responder a las necesidades espec�ficas de cada aplicaci�n.

El aluminio 6061-T6 se consolida como una de las opciones m�s balanceadas para aplicaciones estructurales, gracias a su alta resistencia mec�nica, su amplia disponibilidad comercial y su excelente reciclabilidad (que reduce considerablemente su impacto ambiental), cualidades que explican por qu� sigue siendo uno de los materiales m�s utilizados en la industria automotriz contempor�nea en bastidores, subestructuras y paneles principales. Por su parte el magnesio AZ91D destaca sobre todo por su baja densidad, lo que lo hace atractivo para la reducci�n de peso en veh�culos (por ejemplo en carcasas de transmisi�n y soportes), aunque sus limitaciones en resistencia a la corrosi�n y su mayor huella ambiental restringen su uso a piezas espec�ficas que adem�s suelen requerir tratamientos superficiales adicionales para asegurar su durabilidad.

En cuanto a los compuestos polim�ricos reforzados, los resultados mostraron comportamientos diferenciados entre los CFRP y los GFRP, ya que los primeros demostraron ser los materiales con mayor resistencia espec�fica y desempe�o mec�nico sobresaliente, aunque con un costo econ�mico muy elevado y una escasa reciclabilidad que limitan su empleo a nichos muy espec�ficos como autos deportivos o de lujo; en cambio los GFRP ofrecieron una alternativa m�s asequible con propiedades intermedias y mayor compatibilidad con los procesos industriales convencionales como moldeo y laminado, lo que facilita su adopci�n en aplicaciones m�s amplias.

Los biocompuestos, como el polipropileno con fibra de lino y la resina epoxi con c�scara de nuez, emergen como una alternativa interesante por su bajo impacto ambiental y su potencial para integrarse a una econom�a circular (gracias a su origen renovable y parcialmente biodegradable), aunque su resistencia mec�nica todav�a es limitada y la falta de estandarizaci�n tecnol�gica restringe su uso a componentes no estructurales y elementos interiores (como paneles decorativos, recubrimientos o cubiertas).

Este estudio confirma la necesidad de evaluar los materiales desde una perspectiva multidimensional que contemple no s�lo su rendimiento f�sico, sino tambi�n su viabilidad econ�mica y su sostenibilidad ambiental, ya que centrarse en un solo aspecto conduce inevitablemente a comprometer los otros. Los resultados coinciden con hallazgos previos reportados en la literatura especializada (como los de Das, 2014; Dubreuil et al., 2012), reafirmando que el aluminio reciclado y los GFRP constituyen opciones equilibradas y consolidadas para las aplicaciones industriales actuales, mientras que los biocompuestos representan una oportunidad prometedora a mediano y largo plazo siempre y cuando se logren superar las barreras t�cnicas y normativas que todav�a los limitan.

Finalmente se destaca la importancia de continuar desarrollando investigaciones complementarias, especialmente de car�cter experimental, que permitan validar el comportamiento real de los biocompuestos y de las nuevas generaciones de aleaciones ligeras en condiciones de servicio, con el objetivo de consolidar su implementaci�n en la industria automotriz y seguir avanzando hacia soluciones m�s ligeras, eficientes y sostenibles para el sector.

 

 

 

 

 

 

 

 

Referencias

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� 2024 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).