BASF: Schäumsimulation von Polyurethansystemen für den Autoinnenraum

Die BASF bietet jetzt einen zusätzlichen Service für Polyurethansysteme im Automobilinnenraum an. Das BASF-Simulationswerkzeug "Ultrasim" ist so erweitert worden, dass sich das Verhalten von PU-Systemen beim Schäumen im geschlossenen wie im offenen Werkzeug zuverlässig vorhersagen lassen soll. Besonders erfolgreich habe sich der neue Service im Einsatz für Instrumententafeln aus dem Halbhartsystem "Elastoflex" E erwiesen. Der internationale Automobilzulieferer Yanfeng Automotive Interiors nutzt den Angaben zufolge die virtuelle Prozessauslegung für Instrumententafeln, die er für aktuelle Fahrzeuge wie den BMW X1 herstellt. Aufbauend auf dem CAD-Modell der jeweiligen Instrumententafel und einer neuen Materialbeschreibung der Halbhartsysteme in "Ultrasim" wird eine Füllsimulation durchgeführt, die dem Kunden mögliche Probleme bei der Konstruktion und Herstellung des Bauteils bereits vor dem Bau des Werkzeugs zeige. So sollen sich Instrumententafeln aus "Elastoflex" E schneller entwickeln, Produktionsprozesse verbessern und Kosten einsparen lassen.

Instrumententafeln sind sicherheitsrelevante, großflächige und komplexe Bauteile, die die Automobilhersteller für jede Automarke einzeln freiprüfen lassen. Bei der Herstellung ist das Schäumen eine wichtige Voraussetzung dafür, dass Träger, Haut, PU-Schaum und das jeweilige Airbagkonzept ein stimmiges Bauteil ergeben. Zusätzlich zu ihrem technischen Kundenservice will BASF mit dem "Ultrasim"-Service so die prozess- und bauteilgerechte Verarbeitung des PU-Schaums ermöglichen. Entscheidend sei dabei, dass die Prozessauslegung bereits in einer frühen, noch rein virtuellen Projektphase beginnen könne. Das unterstütze die Kunden maßgeblich dabei, ihre Projektzeiten zu reduzieren, die Werkzeugauslegung zu optimieren sowie eine kosteneffiziente und global ausgerichtete Entwicklung zu planen.

Mehrwert der Simulation besonders in früher Projektphase
Die Simulation der BASF bindet den Herstellungsprozess des Bauteils in die Berechnung des Bauteilverhaltens ein. Um das Eintragen, Aufschäumen und Aushärten von Polyurethan genau vorhersagen zu können, sind in "Ultrasim" entsprechende Materialmodelle für PU-Systeme hinterlegt. Sie berücksichtigen in der Analyse genau die Eigenschaften, die für diese Materialien typisch sind: temperaturabhängiger Reaktionsverlauf und Aufbau der Schaumstruktur und daraus resultierend Dichteprofil und Fließverhalten beim Aufschäumen. Damit ist laut BASF eine ortsaufgelöste Berechnung des Schäumprozesses möglich: vom Schaumeintrag über das vollständige Füllen des Werkzeugs bis zum Erreichen der finalen Bauteildichte.

Genauso wichtig, wie die exakte Beschreibung des Materialverhaltens, ist die richtige Einstellung der Prozessparameter. Mit der Füllsimulation können Angussposition, Pfad des Mischkopfes, die Werkzeugausrichtung, aber auch Fließhilfen, Entlüftungskonzepte und Schließzeiten analysiert werden. Damit soll das Schäumen sowohl im offenen als auch im geschlossenen Werkzeug transparent und wie unter einer virtuellen Lupe sichtbar gemacht werden. Beim Einsatz von geschlossenen Werkzeugen können die Simulationsergebnisse dazu genutzt werden, verschiedene Angusskonzepte zu bewerten, um z.B. Lufteinschlüsse und Bindenähte zu vermeiden. Bei offenen Werkzeugen soll "Ultrasim" mittels mehrerer virtueller Durchläufe die Eintragszeilen für das PU-System optimieren können. Der Mehrwert der Simulation ist laut BASD vor allem in einer frühen Projektphase gegeben, weil damit grundsätzlich die Entwicklungszeit verkürzt würden - und falls Probleme virtuell erkannt werden, Bauteilgeometrie und Entlüftungskonzepte ohne Mehrkosten angepasst werden könnten.

In Kundenprojekten wird der neue Simulationsservice derzeit für weitere Bauteile wie Motorabdeckungen und Lenkräder, d.h. für Integral- und Weichformschäume, eingesetzt. Ziel ist es, mittelfristig mittels "Ultrasim" die idealen Verarbeitungsbedingungen für alle Polyurethansysteme für ein Werkzeug zu ermitteln, aber auch Erkenntnisse hinsichtlich des idealen Polyurethansystems für ein gegebenes Werkzeug zu gewinnen. Dafür ist nicht nur die virtuelle Abbildung des Schäumprozesses nötig, sondern auch die verlässliche Simulation ausgewählter mechanischer Bauteileigenschaften - ein Service, den die BASF für faserverstärkte technische Kunststoffe bereits seit Jahren in Kundenprojekten einsetzt.

Weitere Informationen: www.basf.com, www.performance-materials.basf.com

BASF SE, Ludwigshafen

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