Por qué las tierras raras pesadas se convirtieron en un cuello de botella
Los imanes son fundamentales en los motores de los vehículos eléctricos e híbridos. Los imanes comerciales más potentes son los de neodimio, hierro y boro. Ofrecen un alto par en motores compactos. Pero tienen un inconveniente: los imanes de neodimio comienzan a perder fuerza a temperaturas elevadas. Para combatir el calor, los fabricantes suelen añadir pequeñas cantidades de elementos pesados de tierras raras, principalmente disprosio y terbio. Ambos aumentan la coercitividad, es decir, la resistencia a la desmagnetización, y permiten que los imanes mantengan su campo magnético cuando el motor de tracción se calienta.
Contenido
El suministro de tierras raras pesadas está concentrado. China extrae una gran proporción de los minerales de tierras raras del mundo, refina la mayoría de los óxidos y metales, y produce cerca del 90 % de los imanes que se utilizan en automóviles y dispositivos electrónicos, según estudios del sector e información publicada recientemente. Cuando se endurecen las restricciones a la exportación, las cadenas de suministro lo sienten rápidamente. En los últimos meses, los fabricantes de automóviles se apresuraron a buscar fuentes alternativas de materiales para imanes. Suzuki Motor detuvo temporalmente algunas líneas de ensamblaje por falta de insumos, y los proveedores advirtieron de una posible escasez similar a la de los semiconductores. Reuters informó que los fabricantes de automóviles y de autopartes estaban muy preocupados por los cuellos de botella en el suministro de tierras raras.
Qué prometen los nuevos imanes de Japón
Especialistas japoneses en materiales trabajan para desvincular el rendimiento de los motores de los metales pesados de tierras raras. Proterial, antes conocida como Hitachi Metals, afirma haber desarrollado imanes de neodimio para motores de tracción que mantienen su rendimiento sin utilizar tierras raras pesadas. La empresa asegura que, gracias a un control más estricto de las impurezas y la microestructura durante el procesamiento, obtuvo grados de imán lo bastante potentes para vehículos eléctricos e híbridos.
Detalles técnicos publicados por fuentes del sector describen dos nuevos grados de imanes sinterizados de neodimio que prescinden del disprosio y el terbio. Uno está destinado a motores de tracción, dirección asistida eléctrica y compresores, con una densidad de flujo magnético residual B_r de aproximadamente 1,40 teslas y una coercitividad intrínseca H_cJ de al menos 1671 kiloamperios por metro. Un segundo grado, diseñado para aplicaciones que requieren más par, eleva B_r a cerca de 1,42 teslas y alcanza una H_cJ de 1830 kiloamperios por metro o más. En términos sencillos, B_r indica cuánto flujo magnético puede generar un imán, mientras que H_cJ indica cuánta resistencia ofrece a la desmagnetización a altas temperaturas.
Proterial afirma que ya dispone de muestras del primer grado, fabricadas en una línea de producción en masa, y que una variante más resistente al calor estará lista para producir muestras en abril de 2026. La empresa posee cientos de patentes relacionadas con imanes sinterizados de neodimio y también ha destacado su trabajo en una aleación magnética blanda de alto flujo, que podría reducir el peso y las pérdidas en ciertos núcleos de motores. En el caso de los motores de tracción, lo más destacado es la eliminación de las tierras raras pesadas sin dejar de alcanzar umbrales clave de par y temperatura.
La empresa prepara la producción nacional en Kumagaya, en la prefectura de Saitama, y en Yabu, en la prefectura de Hyogo. Si se concretan los contratos, Japón contará con una fuente nacional de imanes para motores de tracción, en un momento en que las automotrices buscan suministros menos expuestos a cambios en las políticas de Pekín.
Daido Steel muestra avances iniciales
Daido Steel y su filial Daido Electronics ya comercializan imanes de neodimio para vehículos híbridos que no utilizan tierras raras pesadas. Su método refina el tamaño de los granos en el interior del imán y produce cristales mucho más pequeños. Esto aumenta la coercitividad y estabiliza el rendimiento cuando el motor se calienta. Honda incorporó estos imanes a sus modelos híbridos en 2016, una primicia para un importante fabricante de automóviles.
Las señales de demanda vuelven a aumentar. Daido Steel informa de un incremento de las consultas de fabricantes de automóviles de Japón y Estados Unidos para aplicaciones híbridas y eléctricas con batería. Para atender los pedidos previstos, la empresa planea invertir 5.000 millones de yenes en una planta de Daido Electronics en Nakatsugawa, en la prefectura de Gifu. El objetivo es elevar la capacidad mensual a unas 45 toneladas para la primavera de 2026 y a cerca de 150 toneladas en el ejercicio fiscal de 2030.
La empresa también avanza en la tecnología de imanes deformados en caliente, que prescinde de tierras raras pesadas y reduce el consumo de energía durante la fabricación en comparación con los métodos convencionales de sinterización. Esto puede reducir las emisiones de carbono en las fábricas y disminuir la exposición a los segmentos más restringidos del mercado de tierras raras. Daido Electronics está extendiendo la producción y la atención a sus clientes por Japón, Tailandia, China y Estados Unidos, con planes que incluyen fabricar imanes para motores de tracción en Ohio.
¿Pueden los nuevos imanes soportar el calor de los vehículos eléctricos?
Los motores de tracción de un automóvil familiar pueden alcanzar temperaturas internas muy superiores a los 150 grados Celsius, y registrar puntos calientes aún más elevados en pendientes pronunciadas o durante aceleraciones repetidas. El calor reduce la fuerza del imán y puede provocar una pérdida irreversible si la coercitividad intrínseca no es suficiente. La adición de tierras raras pesadas eleva la H_cJ, por lo que estos elementos se volvieron habituales en los grados más exigentes.
Proterial afirma que logró una H_cJ y una B_r adecuadas sin disprosio ni terbio mediante el control de las impurezas y la orientación de los cristales durante la sinterización. Los analistas valoran el avance, pero esperan una validación independiente. El rendimiento debe mantenerse durante miles de ciclos térmicos, en todo el rango de velocidad y carga, y tras la exposición a la humedad y la niebla salina. Los primeros comentarios del sector también plantean si los nuevos imanes igualan o superan tanto en rendimiento como en costo a los mejores grados que contienen disprosio.
Qué comprobarán los ingenieros
Los equipos de diseño trazarán curvas completas de desmagnetización a temperaturas de funcionamiento y luego medirán las pérdidas irreversibles tras episodios de sobrecarga. Comprobarán el par y la eficiencia en combinación con el generador y el inversor, no solo las propiedades del imán por separado. La integridad mecánica también importa. El grado, la forma y el recubrimiento del imán, el adhesivo y la camisa del rotor deben soportar esfuerzos térmicos y mecánicos repetidos.
La validación también incluye la consistencia de la producción. Un grado que cumple las especificaciones en una prueba piloto debe hacerlo todos los meses y a gran escala. Los proveedores solicitarán datos de control estadístico de procesos, trazabilidad y análisis de fallas de pruebas de vida acelerada. El trabajo de laboratorio puede llevar varios meses, y la validación puede prolongarse un año o más cuando las piezas se integran en vehículos prototipo.
La carrera mundial y las alternativas
La política sobre tierras raras se ha convertido en un punto de presión para el sector automotor. China controla la mayor parte del refinado y cerca del 90 % de la producción de imanes. Durante recientes demoras en la concesión de permisos, proveedores europeos detuvieron temporalmente algunas líneas y varios fabricantes de automóviles advirtieron que podrían suspender la producción si no recibían imanes de manera fiable. La inquietud recuerda la escasez de semiconductores y está impulsando a las empresas a diversificar tanto la tecnología como la ubicación de sus proveedores.
Los diseños de motores alternativos forman parte de las opciones disponibles. Los motores síncronos de rotor bobinado, los motores de inducción y los de reluctancia conmutada no necesitan imanes permanentes. Algunos utilizan imanes de ferrita, abundantes pero menos potentes, junto con geometrías novedosas para recuperar rendimiento. Varias marcas europeas han incorporado motores sin imanes a algunos modelos. Tesla ha dicho que su unidad de imanes permanentes de próxima generación no utilizará tierras raras, lo que ha impulsado una búsqueda más amplia de nuevos materiales y diseños. Estudios de mercado indican que los motores de imanes permanentes mantuvieron más de tres cuartas partes del mercado de los automóviles eléctricos entre 2015 y 2022, aunque con menor contenido de tierras raras y un aumento gradual de las alternativas.
Países fuera de China se apresuran a cubrir las carencias. En India, fabricantes de motores y empresas emergentes están adquiriendo licencias para diseños de motores de tracción sin imanes, basados en imanes de ferrita y principios de reluctancia, mientras empresas nacionales de reciclaje trabajan para recuperar tierras raras de residuos electrónicos. El objetivo no es solo encontrar una solución temporal: también es crear una cadena de suministro regional capaz de abastecer programas de vehículos en rápida expansión.
El reciclaje y los nuevos centros de procesamiento cobran impulso en América del Norte. Cyclic Materials, con sede en Ontario, llegó a un acuerdo de compra de producción con el grupo químico Solvay para suministrar tierras raras recicladas, y Canadá está invirtiendo en capacidad de procesamiento para abastecer a clientes de América y Europa. Líderes del sector afirman que las tensiones comerciales han acelerado los planes para crear un suministro independiente. Pat Ryan, director ejecutivo de UCore, expresó esa opinión en una declaración reciente sobre el cambio de política.
