BASF SE 67056 Ludwigshafen Telefon: +49 621 60-0 http://www.basf.com Communications Performance Materials Telefon: +49 621 60-42241 Telefax: +49 621 60-49497 www.plasticsportal.eu www.pu.basf.eu
Presse-Information
Schäumsimulation von Polyurethansystemen für den Autoinnenraum
Virtuelle Prozessauslegung mit dem Simulationswerkzeug Ultrasim® jetzt im Einsatz für Instrumententafeln aus Halbhartsystemen
Yanfeng Automotive Interiors nutzt neuen BASF-Service für I-Tafeln im BMW X1
Vorteile: schnellere Bauteilentwicklung und bessere Prozessstabilität
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 lässt. Besonders
erfolgreich hat sich der neue Service im Einsatz für
Instrumententafeln aus dem Halbhartsystem Elastoflex® E erwiesen.
Der internationale Automobilzulieferer Yanfeng Automotive Interiors
nutzt 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 zeigt. So lassen sich Instrumententafeln aus
Elastoflex E schneller entwickeln, Produktionsprozesse verbessern
und Kosten einsparen.
Instrumententafeln sind sicherheitsrelevante, großflächige und
28. Juni 2016 P249/16 Dr. Ulla Biernat Communications Performance Materials Telefon: +49 621 60-42241 [email protected]
BASF auf der K 2016
Halle 5, Stand C21/D21
basf.com/k2016
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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 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.
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 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 im geschlossenen Werkzeug transparent
und wie unter einer virtuellen Lupe sichtbar gemacht. Beim Einsatz
von geschlossenen Werkzeugen können die Simulationsergebnisse
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dazu genutzt werden, verschiedene Angusskonzepte zu bewerten,
um z.B. Lufteinschlüsse und Bindenähte zu vermeiden. Bei offenen
Werkzeugen kann Ultrasim mittels mehrerer virtueller Durchläufe die
Eintragszeilen für das PU-System optimieren. Der Mehrwert der
Simulation ist vor allem in einer frühen Projektphase gegeben, weil
damit grundsätzlich die Entwicklungszeit verkürzt wird - und falls
Probleme virtuell erkannt werden, können Kunden die
Bauteilgeometrie und Entlüftungskonzepte ohne Mehrkosten
anpassen.
Sicherheit und Komfort mit Elastoflex E für Formteile im Autoinnenraum
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, z.B. 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.
Ultrasim in Zukunft auch für Autobauteile aus Integral- und Weichschaumstoffen
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
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technische Kunststoffe seit Jahren erfolgreich in Kundenprojekten
einsetzt.
BASF auf der K 2016
Wo Ihre Ideen zu idealen Lösungen werden: BASF auf der K in Düsseldorf vom
19. bis 26. Oktober 2016 in Halle 5, Stand C21/D21. Alle zugehörigen Presse-
Informationen, Fotos und weitere Informationen finden Sie unter basf.com/k2016.
Über den Bereich Performance Materials
Der Bereich Performance Materials der BASF bündelt das gesamte werkstoffliche
Know-how der BASF für innovative, maßgeschneiderte Kunststoffe unter einem
Dach. Der Bereich, der in vier großen Branchen – Transportwesen, Bauwirtschaft,
industrielle Anwendungen und Konsumgüter – aktiv ist, verfügt über ein breites
Portfolio von Produkten und Services sowie ein tiefes Verständnis für
anwendungsorientierte Systemlösungen. Wesentliche Treiber für Profitabilität und
Wachstum sind unsere enge Zusammenarbeit mit den Kunden und ein klarer Fokus
auf Lösungen. Starke F&E-Kompetenzen bilden die Basis für die Entwicklung
innovativer Produkte und Anwendungen. 2015 betrug der weltweite Umsatz des
Bereichs Performance Materials 6,7 Milliarden €. Mehr Informationen unter:
www.performance-materials.basf.com.
Über BASF
BASF steht für Chemie, die verbindet – für eine nachhaltige Zukunft. Wir verbinden
wirtschaftlichen Erfolg mit dem Schutz der Umwelt und gesellschaftlicher
Verantwortung. Rund 112.000 Mitarbeiter arbeiten in der BASF-Gruppe daran, zum
Erfolg unserer Kunden aus nahezu allen Branchen und in fast allen Ländern der
Welt beizutragen. Unser Portfolio haben wir in den Segmenten Chemicals,
Performance Products, Functional Materials & Solutions, Agricultural Solutions und
Oil & Gas zusammengefasst. BASF erzielte 2015 weltweit einen Umsatz von mehr
als 70 Milliarden €. BASF ist börsennotiert in Frankfurt (BAS), London (BFA) und
Zürich (AN). Weitere Informationen unter www.basf.com.
Foaming simulation of PU systems for the automotive interior
Dr. Matthias WohlmuthTeam Head Process Analysis for Reactive Systems, Simulation Engineering & Ultrasim®, Europe
Dr. Katrin NienkemperSegment Manager Interior, Transportation Europe
Polyurethane: the ideal material for a variety of transportation interior applications
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Main reasons for polyurethanes
Product diversity
Product flexibility
Comfort
Acoustics
Haptics
Durability
Weight reduction
...
Seating
Acoustic
I & D panels
Headliner
Steering wheel
Surfaces
Trunk floor
and many more
Polyurethane formation: two-component approach
3
PUs formed by reaction of two liquid components
Polymerization and part production in one step at the customer site
Product properties determined by PU system and processing conditions
PU systems tailored to the detailed tier and OEM requirements
+
Isocyanate (B)
Polyol (A)
Urethane
HO OH
O=C=N─ ─N=C=O
─N─C─O
O
=
(C─N─ O)
=
O
H H
Exothermicpolyadditionreaction
Polyurethane formation: the most important reactions
4
urethane urea
+ Alcohol + Water+ Amine
-
Blowing reaction
Sequence of gelling and blowing reactions determined by formulation, temperature and processing
Foam formation and expansion evolving differently at each point in the mold
Gelling reactions
BASF approach: technology leadership and excellent customer service
5
PU systems for individual tier & OEM requirements
PU foaming simulation as additional CAE service
Fine tuning of system solutions
Support of process improvements
Clear industry focus
Strong key account management
BASF is No.1 chemical supplier to the automotive industry
Tailored products Technical service Deep market understanding
PU foaming simulation as additional CAE service
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BASF foaming simulation
Visualization of foaming process (flow front)
Void prediction
Understanding of foaming process
Optimization of injection pattern, injection point (vents)
Optimization of mold design
Adjustment of PU system
CAE model of customer part
BASF material model
Material characterization
Example Elastoflex® E: polyurethane solutions to improve car interior comfort
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Elastoflex® E –Global semi-rigid foam solutions for soft interior surfaces
Key benefits of Elastoflex® E Robust processing, excellent flowability
High mechanical properties
Good ageing properties
Low emission and odor
Adhesion to all relevant skins (PVC, TPO, PU)
Main applications Dashboard
Door panel
Market and customers Elastoflex® E globally available and in use at all relevant OEMs
PU foam
Skin Carrier
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Preliminaries
PU system: Elastoflex® E 3595/100
Processing technology: open mold
Objective
Robust process settings through optimized injection and venting concept
Customer feedback (Yanfeng Automotive Interiors)
Simulated foam flow confirmed by production trials
Speed-up of process development
Reduction of scrap rates
PU foaming simulation as CAE serviceExample: BMW X1 (2015) manufactured by Yanfeng Automotive Interiors
Result evaluationwith customer Filling patterns
Flawed regions
Mold settings
Mold orientation
Closing times
Venting system
Mold pivoting
Injection settings
Injection rate
Injection time
Nozzle path
Nozzle orientation
Foamingsimulation
Initial processsettings
Adjustedsettings
Optimizedsettings
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PU foaming simulation as CAE service: open mold process optimization
Simulation service established for instrument panels and Elastoflex® E systems
Expanding foaming simulation to
new applications: steering wheel, engine cover, seating, window encapsulation
more PU systems: integral skin and flexible foams, duromer and rigid foams, compact systems
final part properties: head impact, shore hardness, crash, warpage
Collaborate with us to steer the process to where it creates value!
Process simulation established as CAE service
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BASF: your partner for PU system solutions used in the transportation industry
Tailor-made systems
Superior technical support
Global network and production in all regions
BASF Verbund with strong automotive competence
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BASF approach: close customer interaction
PU foaming simulation identifies critical aspects at an early stage of a project and thus can increase production efficiency at our customers!