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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 ulla.biernat@basf.com

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

2

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

6

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

8

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!