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Die BASF bietet einen zusätzlichen Service für Polyurethansysteme im Automobilinnenraum an. Das Simulationswerkzeug Ultrasim ist so erweitert worden, dass sich das Verhalten von PU-Systemen beim Schäumen im geschlossenen wie im offenen Werkzeug zuverlässig vorhersagen lässt. Besonders erfolgreich hat sich der neue Service im Einsatz für Instrumententafeln aus dem Halbhartsystem Elastoflex E erwiesen.

Der Zulieferer Yanfeng Automotive Interiors nutzt die virtuelle Prozessauslegung für Instrumententafeln, die er für 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 zeigt. So lassen sich Instrumententafeln aus Elastoflex E schneller entwickeln, Produktionsprozesse verbessern und Kosten einsparen.

Instrumententafeln sind sicherheitsrelevante, grossflächige und komplexe Bauteile, die die Autohersteller für jede Marke einzeln prüfen lassen. Bei der Herstellung ist das Schäumen eine wichtige Voraussetzung dafür, dass Träger, Haut, PU-Schaum und das jeweilige Airbag-Konzept ein stimmiges Bauteil ergeben. Zusätzlich zu ihrem etablierten technischen Kundenservice ermöglicht BASF mit dem massgeschneiderten Ultrasim-Service so die prozess- und bauteilgerechte Verarbeitung des PU-Schaums. Entscheidend dabei ist, dass die Prozessauslegung bereits in einer frühen, noch rein virtuellen Projektphase beginnen kann. Das unterstützt die Kunden massgeblich dabei, ihre Projektzeiten zu reduzieren, die Werkzeugauslegung zu optimieren sowie eine kosteneffiziente und global ausgerichtete Entwicklung zu planen – und das weltweit.

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 massgeschneiderte 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 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 wird das Schäumen sowohl im offenen als auch geschlossenen Werkzeug transparent und wie unter einer virtuellen Lupe sichtbar gemacht. Beim Einsatz von geschlossenen Werkzeugen können die Simulationsergebnisse dazu genutzt werden, verschiedene Angusskonzepte zu bewerten, um beispielsweise Lufteinschlüsse und Bindenähte zu vermeiden. Bei offenen Werkzeugen kann Ultrasim mittels mehrerer virtueller Durchläufe die Eintragszeilen für das PU-System optimieren.

Mit den halbharten PU-Systemen Elastoflex E können Formteile im Autoinnenraum massgeschneidert hergestellt werden. Die kosten- und leistungsoptimierten Systeme, die bei verschiedenen Automobilherstellern weltweit zugelassen sind, zeichnen sich durch niedrige Schaumdichten und geringe Emissionen aus. Sie sind alterungsbeständig und haften ausgezeichnet auf den Substraten und unterschiedlichen Häuten wie PVC, TPO und PU. Die Vorteile der Systeme liegen in der Wirtschaftlichkeit durch kurze Entformzeiten, geringen Materialeinsatz und hohe Verarbeitungssicherheit. Damit sind auch komplexe Formteilgeometrien mit langen Fliesswegen in einem Schuss oder dünne Wandstärken realisierbar.

In Kundenprojekten wird der neue Simulationsservice derzeit für weitere Bauteile wie Motorabdeckungen und Lenkräder, das heisst 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 seit Jahren erfolgreich in Kundenprojekten einsetzt.