El futuro de la industria automotriz nacional puede descansar muy bien en la arena.

Esa sustancia común contiene ingredientes clave para algunos materiales poco comunes que son esenciales para producir un tipo revolucionario de motor: la turbina de gas de cerámica.

El país que primero perfecciona el motor podría terminar dominando la producción automotriz internacional, según los fabricantes de automóviles nacionales y extranjeros. Un motor cerámico confiable sería un salto cuántico en los esfuerzos por mejorar la eficiencia del combustible sin sacrificar el rendimiento o la seguridad en los automóviles, dicen los ejecutivos de automóviles.

Los motores cerámicos permiten la compresión y expansión de gases a temperaturas extremadamente altas sin pérdida de calor ni daños en el motor. Un motor que retiene su calor sin dañarse a sí mismo u otros componentes funciona de manera más eficiente.

Las turbinas existen desde hace años. Chrysler Corp. tenía un automóvil experimental de turbina de gas en 1963. Pero nunca se ofreció comercialmente porque Chrysler no pudo encontrar una manera rentable de manejar el tremendo calor, de hasta 2,500 grados Fahrenheit, generado por el motor.

Las mejoras en los materiales cerámicos prometen hacer que la turbina de gas sea práctica. De hecho, los nuevos tipos de cerámica son responsables de los cambios en productos que van desde automóviles hasta electrónica y dientes postizos. Estas nuevas cerámicas están muy lejos de las macetas, azulejos de baño y vajilla comúnmente asociadas con la palabra. Estos nuevos materiales se componen de silicio y otros ingredientes cerámicos tradicionales combinados con polímeros de carburo, alúmina y otros materiales.

Los compuestos resultantes conservan la capacidad de soportar el calor, pero son menos frágiles y más resistentes al desgaste.

Se espera que el efecto en la industria automotriz sea profundo.

A diferencia de los motores de pistón tradicionales, las turbinas queman combustible a una velocidad constante y obtienen energía dirigiendo los gases en expansión contra un dispositivo similar a un ventilador. Los gases giran el ventilador, que gira un eje conectado a una caja de cambios. La combustión constante y la alta temperatura aumentan la eficiencia.

«No hay duda de que un motor de turbina de gas cerámico automotriz puede ofrecer beneficios sustanciales a la industria automotriz y al país», dijo John A. Boppart, vicepresidente sénior de Garrett Turbine Engine Co. en Phoenix.

Pero Estados Unidos «no está, de hecho, haciendo un muy buen trabajo para mantenerse al día con los japoneses en cerámica», dijo Boppart en un testimonio reciente ante el subcomité de transporte, aviación y materiales de la Cámara de Representantes.

Garrett está trabajando con Ford Motor Co. para desarrollar una turbina de gas avanzada que tendrá «partes calientes» rotor rotor de turbina y palas, conjunto de combustión, conductos made hechos de cerámica. General Motors Corp. tiene un esfuerzo similar en marcha con su División de Turbinas de Gas Allison.

Los proyectos GM y Ford han recibido 1 116 millones, en su mayoría en dinero federal, desde 1980. Las compañías están pidiendo al gobierno que aumente otros 1 100 millones en los próximos cuatro años, una solicitud que las llevó al Capitolio el mes pasado y provocó la ira de algunos legisladores que dijeron que las dos compañías son lo suficientemente ricas como para financiar su propia investigación.

Pero GM y Ford defienden sus solicitudes de financiación.

«GM ha estado en el desarrollo de turbinas de gas desde 1952», dijo Harold E. Helms, ingeniero jefe de proyectos de Allison Gas Turbine. «Puedo asegurarles que ese dinero no vino del gobierno federal.»

Ford gastó la semana pasada más de su propio dinero, 10 millones de dólares, para adquirir una participación del 11 por ciento en Ceradyne Inc., una empresa con sede en California que se especializa en aplicaciones comerciales de la tecnología cerámica. Gran parte del trabajo de Ceradyne implicará el desarrollo de productos automotrices, dijo el presidente de Ford, Harold A. Poling.

Pero, ¿por qué recurrir al gobierno?

Por todos sus beneficios, la tecnología cerámica también conlleva una bolsa de problemas, dicen los fabricantes de automóviles nacionales.

La fragilidad es una. Las cerámicas tienden a romperse o agrietarse bajo estrés, como el causado por un accidente de vehículo. Otra es la unión de cerámica a metales.

La investigación necesaria para resolver esos problemas es costosa, demasiado costosa para las empresas que están bajo la presión del mercado para crear nuevos productos de inmediato, según Boppart, Helms y otros.

En comparación, Japón está progresando rápidamente en el desarrollo de la cerámica, en gran parte porque los fabricantes de automóviles, el gobierno y las universidades están trabajando juntos para hacer de Japón el líder de la cerámica, dicen los fabricantes de automóviles estadounidenses.

«Lo que hemos encontrado en los últimos cuatro años es que, debido a su compromiso nacional, los japoneses pueden producir más» en el campo de la cerámica, dijo Serge Gratch, director de investigación de vehículos, tren motriz y componentes de Ford. «Los japoneses simplemente pueden invertir más en cerámica debido a su compromiso nacional.»

Japón está tomando la delantera en la cerámica.

Por ejemplo, Nissan Motor Co. Ltd. produce 500 autos al mes, sus 300 modelos deportivos ZX, con turbocompresores de componentes cerámicos. Estos dispositivos aumentan la presión sobre la mezcla de aire y combustible en las cámaras de combustión del motor.

Los modelos turbo cerámicos de Nissan actualmente se venden solo en Japón. Pero si la tecnología resulta efectiva, y duradera, no hay duda de que Nissan exportará sus turbos de cerámica a los Estados Unidos, lo que le dará a la compañía una gran ventaja sobre sus rivales estadounidenses en el segmento de alto precio del mercado de automóviles doméstico.

La industria electrónica nacional también tiene participación en las guerras de la cerámica.

Se proyecta que el crecimiento de la industria electrónica y la amplitud de nuevas aplicaciones para cerámica avanzada impulsarán la demanda de material cerámico en un 50 por ciento, de 3 mil millones de dólares en 1984 a más de 4,5 mil millones de dólares en 1989.

Actualmente, la mitad de las ventas mundiales de materiales cerámicos avanzados se destinan a la industria electrónica. Kyocera en Japón es el líder mundial en envases cerámicos de chips de computadora, con casi un 70 por ciento de cuota de mercado.

«Observamos lo que están haciendo con mucho cuidado», dijo un director de investigación de Westinghouse Electric Corp. «Porque son los líderes.»

Mientras se cita el papel del gobierno en el progreso de Japón en cerámica, los industriales estadounidenses también están dispuestos a admitir que los japoneses son más rápidos para desarrollar prototipos y probar materiales cerámicos en el mercado.

Los japoneses también hacen hincapié en las tecnologías de proceso que entran en la fabricación de cerámica, y por lo tanto son capaces de explorar economías de escala de fabricación antes que las empresas estadounidenses, dicen los industriales nacionales.

Kyocera de Japón, por ejemplo, ha hecho grandes avances en la tecnología de dientes postizos al desarrollar un implante de cristal de zafiro que es más duradero que la porcelana. Las personas que usan las dentaduras avanzadas de cerámica pueden masticar más fuerte con menos riesgo de dañar el implante.

Pero las empresas estadounidenses están bien posicionadas en la porción de materiales compuestos cerámicos de rápido crecimiento del mercado de nuevos materiales. Los compuestos de «matriz metálica» en particular han captado la atención y las inversiones de las principales compañías aeroespaciales y del Pentágono.

«Hay mucho que hacer en esa área en el Departamento de Defensa», dijo un ex subsecretario de Defensa para tecnología, Robert Cooper, quien señaló que la Agencia de Proyectos Avanzados de Defensa tiene varios proyectos importantes de nuevos materiales en marcha.

El Pentágono cree que los compuestos de matriz metálica en última instancia pueden conducir a una generación de materiales más resistente pero liviana para aviones, tanques y vehículos de transporte de tropas.

Esencialmente, una matriz metálica consiste en un metal, como el aluminio, con hebras de fibras cerámicas que atraviesan en forma de malla esquelética. Esta red de fibra puede dar resistencia y resistencia al calor al metal de maneras que las aleaciones u otros materiales compuestos no pueden. Por ejemplo, el aluminio asistido por fibra cerámica funciona tan bien como el titanio más caro en motores y en otras aplicaciones.

El reto es encontrar una forma económica de mezclar las fibras y el metal. Nadie ha anunciado el éxito comercial hasta ahora. Defensa está trabajando en nuevas formas de» mojar » las fibras al metal.

«No se unen si las fibras no se mojan», dijo Cooper.

Además de las aplicaciones militares, los compuestos cerámicos de matriz metálica también pueden tener usos civiles, como para marcos de raquetas de tenis (al igual que los marcos de raquetas de tenis a base de fibra de carbono). Las bicicletas resistentes, pero ligeras, son una oportunidad similar. Además, se espera que los materiales de matriz metálica de fibra cerámica encuentren su camino en la industria automotriz.

E. I. du Pont de Nemours & Co. y otras compañías estadounidenses están compitiendo con compañías japonesas como Kyocera y Nippon Carbon por el mercado multimillonario. Además, la fortaleza de las industrias aeroespaciales y automotrices nacionales debería asegurar inicialmente un mercado listo para las empresas estadounidenses.

De hecho, aunque dolorosamente conscientes de la competencia japonesa, las empresas químicas estadounidenses se están diversificando hacia la cerámica. Du Pont, un gigante químico de 3 36 mil millones al año, ha declarado públicamente su ambición de ser un importante proveedor de cerámica. Del mismo modo, Dow Chemical Co. y Koppers Co. Inc. tener inversiones de capital en empresas cerámicas.

Aprovechando su amplia experiencia en plásticos de ingeniería, General Electric Co. también invirtió en el potencial de la cerámica mediante la adquisición de dos plantas de 3M Co. y la creación de GE Ceramics en 1983.

Pero para garantizar que la industria de cerámica avanzada tenga voz en Washington, las empresas estadounidenses formaron la Asociación de Cerámica Avanzada de los Estados Unidos en octubre pasado. El grupo busca un código de Clasificación Industrial Estándar para la cerámica avanzada, un comité asesor técnico del Departamento de Comercio y protección de la propiedad intelectual para las técnicas de proceso de cerámica desarrolladas en este país.