FORD MODEL-U: Demostrando Materiales y Energías Sostenibles

Ford Model-U Hibrido Hidrgeno a Combustion con Biomateriales_07Por: Pablo Catalá 
Para festejar los 100 años del “Ford Model T” (coche disruptivo y paradigmático, como vehículo y como sistema de producción, para comienzos del siglo XX), los equipos de Investigación y Desarrollo de Ford presentaron el “Model U”: un coche disruptivo también como vehículo y por sus sistemas de producción, pero en este caso, respecto a formas “SOSTENIBLES” de producir y consumir vehículos que deberían regir este siglo XXI.

Se presentó hace un tiempo, no causó tanto revuelo, y su aspecto no es tan “sexy” como el Tesla Model 3; pero DEMOSTRÓ que la industria automotriz YA ESTA LISTA para producir vehículos SOSTENIBLES de padres a hijos… si a los consumidores nos interesara comprarlos, y al Estado (y su normativa) apoyarlos más que a los insostenibles.

Para lograrlo, los creadores del Model U simplemente se ocuparon de que: desde el DISEÑO, cada COMPONENTE y proceso de PRODUCCIÓN, fuera sostenible a través del tiempo, respecto a la GESTIÓN DE RECURSOS (materiales y energéticos), y la GESTIÓN DE RESIDUOS (sólidos, gaseosos, etc.).

Demostrando finalmente con el Model U, que un vehículo en lugar del muy de moda “IMPACTO NEGATIVO con MINIMIZACIÓN de DAÑOS“…  es perfectamente factible de producir hoy mismo con: IMPACTO “NETO” POSITIVO de padres a hijos, incluyendo “externalidades” (transferencias de costos y daños para la salud de las próximas generaciones y la economía del Estado); utilizando tecnologías ya disponibles, económicamente viables, incluso para vehículos asequibles masivamente.

Así que decidimos rescatar aquí un relevamiento detallado de las carácterísticas de este modelo poco conocido pero realmente “disruptivo” que preanuncia la industria automotriz sostenible de este siglo. De hecho desde 2015, muchos de estas innovaciones ya se aplicaron al “impresionante” rediseño ecológico de materiales y producción, de la Camioneta Ford F-150 (Ver al final link y artículo específico).

INDICE
1. MARCO CONCEPTUAL

2. PRESENTACIÓN

3. ESPECIFICACIONES GENERALES
3.1. Materiales y Procesos “Verdes”
3.2. Powertrain Híbrido con Hidrógeno
3.3. Exterior e Interior Reconfigurables y “Upgradeables”
3.4. Seguridad Activa
3.5. Comandos de Voz Avanzados
3.6. Otros “Upgrades”

4. DETALLE DE MATERIALES Y MANOFACTURA
4.1. Impacto Ecológico: “POSITIVO”, viable y masivo
4.2. Ciclos de Vida: “de la CUNA a la CUNA”
4.3. Poliéster ECO-FRIENDLY y RECICLABLE:en tapizados
4.4. Bio-Polímeros de MAIZ: en alfombras y techo, potenciales NUTRIENTES biológicos
4.5. MAIZ:combinado en las gomas, mejora prestaciones y economía de combustible
4.6. SOJA: combinada en gomaespumas y resinas poliéster
4.7. GIRASOL: para producir bio-lubricantes
4.8. Powertrain HÍBRIDO a HIDRÓGENO: más eficiente que híbrido a nafta y con cero emisiones
4.9. Manofactura FLEXIBLE: multimodelo y simple, menos energía y costos
4.10. Interior y Exterior MODULARES
4.11.Curado de PINTURA por UV: menos energía y más resistencia

5. CONCLUSIÓN



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1. MARCO CONCEPTUAL
Como todos sabemos, la ECONOMÍA humana es un pequeño subsistema de la ECOLOGÍA planetaria… de la que depende total y absolutamente, para que todos los días los ciclos naturales le provean cada uno de los kilogramos/kilovatios de recurso material/energético que sostienen los ciclos económicos…, y les reciban a cambio cantidades equivalentes de residuos de los mismos; …entradas y salidas diarias, que si se cortan, colapsarían la economía.
(Ver: Manfred Max-Neef, “Desarrollo a Escala Humana”, entre otros)

Como también sabemos, la EVOLUCIÓN, tanto biológica como cultural o tecnológica, se produce combinando momentos de veloz revolución o cambios disruptivos de paradigmas; con relativamente largos períodos intermedios de ‘restyling’ del último paradigma alcanzado… hasta que llega la siguiente crisis de paradigmas y el salto disruptivo o evolutivo consecuente
(Ver: Bruce Lipton, “La Biología de la Transformación”. También: Thomas Kuhn, “Historia de la Revoluciones Científicas”).


 

2. PRESENTACIÓN
“La
Visión detrás del Model U es enteramente ‘positiva’. Porque en lugar de ‘solamente’ ocuparse de ‘minimizar los daños’ al ambiente (lo que implica dañar menos, pero siempre dañarlo, y con ello empeorar la economía social a través del tiempo)… que es lo máximo que se intenta normalmente en la mayoría de las aproximaciones a la movilidad sostenible…  explora y encuentra nuevas formas de ser a la vez recreativo (para el usuario actual) y ’regenerativo’ (para la ecología y la economía futuras). Probando que es perfectamente posible y con la tecnología disponible, ‘DISFRUTAR un vehículo y crear BENEFICIOS ambientales’ al mismo tiempo… (no solo “minimizar daños”)

Esta es una visión totalmente nueva para la industria automotriz”…
(dice Bill McDonough, jefe del la firma de diseño MBDC, que participa del proyecto).

“Lo que me resulta más excitante del Ford Model U, es que abre la puerta a una forma totalmente nueva de mirar a las cosas, como de alguna manera lo hizo en su momento el Ford Model T”.

El Model U ofrece la diversión de conducir un SUV (o todocamino), que no solo es económicamente accesible y ecológicamente “POSITIVO”; sino que además posee un diseño modular reconfigurable y ‘UPGRADEABLE’, que puede cambiar o crecer con el estilo de vida, las aspiraciones, o las posibilidades económicas del usuario.

Está diseñado para la producción masiva, pero con una configuración suficientemente simple y modular como para permitir múltiples posibilidades de personalización (como transformarlo de sedán, en SUV, o pick-up); así como agregar módulos que eleven el modelo base hasta el tope de gama; y/o permitir “upgrades” o reemplazo de estos módulos por nuevas versiones de hardware y software (como si fuera una PC), sin necesidad de cambiar todo el auto para acceder al autopilotaje, o una nueva versión de powertrain más eficiente.

No es un simple “render” en la PC de un grupo ecologista; sino un prototipo completamente funcional, incluyendo el diseño realista de los procesos de producción, en cadenas de valor y montaje, realizados seriamente entre Ford e importantes proveedores de componentes y bio-materiales como Shell, Cargill Dow, etc; de manera de probar qué y cómo PODRÍA LLEVARSE HOY a la producción masiva y a un precio asequible para el consumidor medio.

En definitiva, ofrece tecnologías avanzadas que responden a los deseos del usuario sobre conveniencia, entretenimiento y seguridad; al tiempo que explora y demuestra cómo fabricar un auto, todocamino o pick-up; que regenere y fortalezca la relación de la industria humana con su ambiente… y por lo tanto “MEJORE verdaderamente” la calidad de vida actual y economía futura; en lugar de solo “MINIMIZAR su daño”.


 

3. ESPECIFICACIONES GENERALES

3.1. Materiales y Procesos “Verdes”
El Model U incorpora alto porcentaje de
materiales renovables, reciclados y reciclables; demostrando que es posible ofrecer al mismo tiempo bienestar para el usuario actual, como para su ambiente y las generaciones futuras.

Los materiales son escogidos por su impacto ambiental positivo y cada uno es concebido “DESDE EL TABLERO DE DISEÑO”, para que puedan reinsertarse en ciclos de vida sostenibles: “DE LA CUNA A LA CUNA” (en lugar de los ciclos insostenibles llamados normalmente: “de la cuna a la tumba”).

Es decir que en lugar de transformar valiosos y escasos recursos, en residuos contaminantes con los que no sabemos que hacer…; se diseña cada componente y escoge su material, para facilitar que al final de su vida en “este” producto; sirva como materia prima para iniciar otro ciclo industrial humano, o realimentar sanamente algún ciclo natural, del cual volver a tomar recursos.

Ej. el Model U utiliza bio-polímeros derivados del maiz, soja, girasol etc, para reemplazar derivados del petróleo en: fibras, telas, tapizados, plásticos, gomas, gomaespumas, lubricantes, etc. Que al final de su vida útil en “este” vehículo, pueden tanto:
A) reciclarse directamente para “volver a la cuna” como materia prima de ésta misma u otra manufactura industrial;
B) ó devolverlo como saludable nutriente orgánico del suelo, para obtener naturalmente mediante energía solar y captura de CO2 del aire (fotosíntesis vegetal) nuevos bio-polímeros para nuevas telas, tapizados, lubricantes, etc.

(Ver mas abajo: DETALLE DE MATERIALES Y MANOFACTURA SOSTENIBLES)

 

3,2. Powertrain Híbrido con Hidrógeno
Posee un motor de combustión interna (MCI) de 2,3 litros, 4 cilindros, supercharged, intercooled adaptado para hidrógeno; acoplado a una transmisión eléctrica híbrida. Esto ofrece una economía de combustible mejorada de 45 MPG (millas por galón) ó aprox.
20 km/litro, y 300 millas ó 480 km de autonomía; con emisión cero de carbono y otros contaminantes (como partículas cancerígenas y gases tóxicos de azufre y nitrógeno), a diferencia de otros híbridos a combustible fósil.

Incluso esta versión a hidrógeno es 20% más eficiente que el mismo powertrain híbrido utilizando combustible fósil. Este vehículo puede cumplir con el estándar de emisiones PZEV.

Dada la concepción modular del vehículo, este powertrain Híbrido Simple con MCI a Hidrógeno, podría reemplazarse por uno Híbrido Enchufable con MCI a Hidrógeno, o Eléctrico a Pilas de Hidrógeno, o Eléctrico a Baterías; a gusto del consumidor.

Igualmente recordemos que los actuales vehículos a baterías, almacenan principalmente energías no-renovables (mayoritarias hoy), en baterías no-renovables (mayoritarias hoy), lo que puede ser más eficiente para la economía individual de corto plazo, pero ambas: por no-renovables y generalmente contaminantes; son intrínsecamente insostenibles para la economía humana a través del tiempo.

En cambio utilizar hidrógeno renovable como vector para energías renovables, puede ser menos eficiente en el corto plazo, pero potencialmente sustentable para la economía social indefinidamente. En especial, si en lugar de motores como éste o las pilas de hidrógeno convencionales; se utilizan nuevas pilas renovables o sostenibles, con catalizadores biológicos y bio-materiales renovables, más algunos metales abundantes, no-tóxicos y reciclados/reciclables desde el diseño. En línea con la visión de impacto simultáneamente positivo sobre ecología y economía, que orienta al Model U.

 

3.3 Exterior e Interior Reconfigurables y “Upgradeables”
El Model U puede adaptarse a la individualidad de cada persona. Su interior es modular permitiendo reconfiguraciones actuales y posteriores “upgrades”. Tiene una serie de “slots” en el piso, puertas y panel de instrumentos; donde diferentes componentes pueden ser montados, cambiados de lugar o agregados posteriormente. Los “slots” están diseñados para proveer energía y acceso a la red eléctrónica del vehículo. En el exterior se destaca que son retraíbles/desmontables: el techo, ventana posterior y capot del baúl; para convertirlo de un todocamino cerrado, en una pick-up de caja abierta.

 

3.4 Seguridad Activa, con Alertas y Visibilidad Mejoradas

El Model U presenta sensores pre-choque, luces frontales adaptativas y un avanzado sistema de visión nocturna; que ayudan al conductor a evitar accidentes antes de que ocurran.

 

3.5 Comandos de Voz Avanzados
El Model U incluye la más avanzada tecnología de comandos por voz. Permite que una persona hablando naturalmente, opere a bordo los sistemas de entretenimiento, GPS, telefonía celular y climatización.

 

3.6. Otros Upgrades
Dada la modularidad “upgradeable” del hardware y software del vehículo, son posibles diversas actualizaciones para tecnologías existentes o futuras, tal como ocurre con una PC, mientras sean “Model U Compatibles”.

Ej, desde cambiar los asientos, o agregarle software para piloto automático; hasta reemplazar el powertrain híbrido con motor de combustión a hidrógeno que trae el modelo base, por un powertrain completamente eléctrico sea con batería de litio o pila de hidrógeno, a gusto del consumidor.

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4. DETALLE DE MATERIALES Y MANOFACTURA

4.1. Impacto Ecológico “Positivo”, Viable y Masivo
“El Model U adopta una aproximación positiva hacia sus materiales y procesos de manofactura”, dice David Wagner (Project Manager del Model U). “Algunos de estos conceptos no van a pasar a producción en el corto plazo, pero es un importante primer paso, para demostrar aquello que ya es posible alcanzar por dentro y por fuera de un vehículo”.

 

Sigue así la tradición del Model T al ser diseñado para las masas y atendiendo cuestiones sociales. Que en esta etapa de la humanidad son las derivadas del daño a la economía social, actual y futura; que realizan los viejos sistemas de producción y consumo, basados en agotar recursos y contaminar por residuos. Demostrando que se pueden producir y utilizar vehículos de transporte con IMPACTO “NETO” POSITIVO sobre el planeta y la vida de nuestros hijos, y no solo minimizar los daños que producen los vehículos y sus sistemas convencionales, con balance “neto” negativo (contabilizando sus “externalidades“) sobre la economía social de largo plazo.

 

4.2. Ciclos de Vida “De la Cuna a la Cuna”
El Model U ayuda a promover el desarrollo de materiales que son seguros de producir, utilizar y reciclar una y otra vez, en ciclos “DE LA CUNA A LA CUNA”.

 

Estos materiales, al igual que ocurre en el mundo natural, NUNCA se vuelven “RESIDUOS”, sino que SIEMPRE son tratados como “INSUMOS”; tanto para alimentar directamente otro proceso manufacturero, como para “nutrir” un suelo saludable donde cultivar nuevamente bio-materiales para este vehículo (o para otros productos).

 

Se eleva así a una nueva dimensión, contemplando sus ciclos completos, el concepto de “CADENAS DE VALOR SOSTENIBLE”.

 

4.3. Tapizados de Poliéster Eco-friendly y Reciclable
Por ejemplo, se utilizan telas de poliéster eco-efectivo diseñadas por Milliken & Co., que sirven luego como nutriente técnico. Estas pueden ser recicladas en sus componentes básicos y reprocesada como fibra una y otra vez, sin perder sus cualidades y perfomance, además de estar constituida por substancias saludables. Este poliéster es utilizado en los asientos, cobertura del volante, apoyacabezas, paneles de las puertas y apoyabrazos.

 

4.4. Bio-Polímeros de Maiz en Alfombras y Techo, potenciales Nutrientes Biológicos
El Model U también utiliza potenciales “nutrientes biológicos” listos para retornar saludablemente al suelo y así alimentar el crecimiento de una nueva generación de recursos, llamados poliactidos o PLA. Es un bio-polímero desarrollado por Cargill Dow derivado del maiz y proveído por Interface Co. Los PLA se utilizan en el tapizado del techo y en las alfombras. Sus tejidos proveen el confort y la sensación de las fibras naturales, con la misma perfomance y facilidad de mantenimiento que las fibras sintéticas derivadas del petróleo.  

 

4.5. Maiz en las Gomas: Mejora Prestaciones y Economía de Combustible
Los materiales aptos para “ciclos de la cuna a la cuna” (que al terminar un ciclo, sirven como insumo de otro ciclo productivo, sea industrial o biológico), pueden no están disponibles aún para cubrir todas las necesidades de un vehículo. Pero entonces una alternativa viable, es combinar parcialmente componentes renovables de base vegetal, con materiales derivados del petróleo. Así se puede reducir notablemente el porcentaje de estos últimos en el vehículo, hasta cantidades y formas que puedan ser tolerables o procesables por el ambiente.

 

En los neumáticos se incorporan “derivados del maiz” como reemplazo parcial de la goma. Estas ruedas ofrecen menor resistencia al rodado y menor peso, mejorando respecto a las convencionales la economía de combustible y la tracción sobre pavimento húmedo.

 

4.6. Soja en la Gomaespuma y Resinas Poliéster
Hay también múltiples componentes combinados con “derivados de soja” en el Model U; incluyendo la gomaespuma de poliuretano de los asientos, y las resinas con fibra de vidrio del portón trasero.

 

4.7. Bio-Lubricantes de Girasol
En los motores del powertrain híbrido, se reemplazan los lubricantes fósiles por bio-lubricantes derivados de “aceite de girasol” provistos por Shell Global Solutions.

 

4.8. Híbrido a Hidrógeno, más Eficiente que Híbrido a Nafta y con Cero Emisiones
En el motor de combustión interna del powertrain híbrido, se reemplaza el combustible fósil por hidrógeno de origen renovable, y se obtiene un 20% mas de eficiencia respecto a un sistema híbrido convencional; pero además con cero emisiones de CO2 y contaminantes, que un híbrido a combustible fósil todavía tiene.

 

Por lo que comparando powertrain híbrido a nafta contra híbrido a hidrógeno: éste último es energéticamente MAS EFICIENTE; en cuanto a residuos es CERO EMISIONES CONTAMINANTES; y en cuanto a recursos (si bien los componentes de motores y baterías en ambos son no renovables e insostenibles), el vector hidrógeno es RENOVABLE a diferencia de los combustibles fósiles de un híbrido convencional.

 

4.9. Manofactura Flexible: Multimodelo, Simple, Eficiente, Reducción Energía y Costos
Respecto al proceso de fabricación: el Model U desarrolla procesos de manufactura flexibles, que reduzcan el uso de energía y la complejidad de las autopartes.; así como que técnicamente tengan un impacto positivo sobre el ambiente.

 

La manufactura flexible juega un rol importante al permitir la fácil reconfiguración del vehículo en el futuro. Así se pueden construir varios tipos de arquitectura para el cuerpo del vehículo, con nodos comunes y piezas extrudidas comunes, unidas con métodos eficientes y de baja energía. Esto permite incluso construir varios vehículos diferentes en la misma planta de ensamblado, reduciendo el inventario y el costo en maquinas-herramienta.

 

4.10. Interior y Exterior Modulares
El interior del Model U también expresa esta eficiencia: ej. los apoyabrazos de las 4 puertas, así como los centrales, son exactamente iguales. Esta modularidad, aunque para algunos reste a la estética, tiene su particular “atractivo”: porque no solo reduce costos económicos y energéticos, sino que facilita la recuperación de los materiales para “ciclos de la cuna a la cuna” cuando el vehículo es desmantelado, garantizando un reciclado simple y de alta calidad, para estas valiosas substancias.

 

4.11. Curado de Pintura por UV: menos energía y más resistencia
También la pintura demuestra la preocupación ambiental en la manufactura, aplicando un nuevo sistema de curado por luz ultravioleta para el “clearcoat”, desarrollado por Akzo Nobel. El “clearcoat” es la última capa de pintura, que le da al vehículo su brillo y proteje la pintura de daños. El curado del “clearcoat” en el Model U se produce por exposición a luz ultravioleta, en lugar de la tradicional exposición a alta temperatura en enormes hornos, lo cual reduce el gasto de energía y también de solventes contaminantes. Con este método se alcanza incluso un acabado más resistente a las ralladuras que el de la mayoría de los vehículos convencionales.

 

5. CONCLUSIÓN
El Ford Model “U” demuestra así, cómo aplicar en el sector automotriz un
NUEVO PARADIGMA

– En lugar de continuar aferrándose a materiales y sistemas de producción intrínsecamente insostenibles a través del tiempo, con alguna minimización de impactos inevitablemente negativos, sobre la economía social de nuestros hijos y subsiguientes…

– Dar el salto evolutivo hacia MATERIALES Y SISTEMAS de producción, con IMPACTO “NETO” POSITIVO (incluyendo “externalidades”) sobre la ECOLOGÍA y sus ciclos de transformación  de materia y energía, de los que la ECONOMÍA humana es un subsistema y depende absolutamente para funcionar…

– Integrándolos entonces a la cadena de valor, en ciclos de vida DE LA CUNA A LA CUNA, contemplando la CAPACIDAD DE CARGA o “tolerancia” del macrosistema ecológico; tanto para:
+ proveer cada “insumo” del vehículo (o del subsistema económico),
+ y recibir a cambio cada “residuo” del mismo.

Así con el Model U y sus cambios de paradigmas, Ford se va preparando para cuando a los consumidores nos interese comprar vehículos con IMPACTO “NETO” POSITIVO sobre la ecología/economía de nuestros hijos, y a los gobiernos sancionar las leyes que los promuevan más que a los de impacto “neto” negativo con minimización de daños.

 

Mientras esto ocurre, los modelos comerciales de Ford, continúan participando, como las demás automotrices, del “restyling” del viejo modelo vehicular para eléctricos y de combustión, cuyos paradigmas no han variado tanto, desde los desarrollados en la época del Model T.
(Excepto algunas excepciones. Ver abajo en artículos relacionados, la aplicación concreta de las propuestas del Model U, al “impresionante” rediseño ecológico de materiales, de la Camioneta Ford F-150 en 2015).

Fuentes:
http://ophelia.sdsu.edu:8080/ford/04-10-2008/aboutford/microsites/sustainability-report-2006-07/documents/model-u-brochure.pdf .
http://www.conceptcarz.com/vehicle/z6655/Ford_Model%20U/default.aspx .
http://www.hydrogencarsnow.com/index.php/ford-model-u/ .
https://en.wikipedia.org/wiki/Ford_Model_U

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