Komplexe Kunststoffbauteile simulieren

Anbieter zum Thema

heraeus-wm-amloy-untereinander-rgb (Heraeus AMLOY Technologies GmbH)

Kunststoff-Höchstleistung – Nicht ohne Simulation

Um das komplexe Bauteil sicher und trotzdem effizient und zügig zu entwickeln, setzte die BASF ihr inzwischen universelles Simulationswerkzeug ULTRASIM ein.

Klassische Füllsimulationen sind heute im Bereich CAE Stand der Technik. Mit ULTRASIM ist es jedoch auch möglich, die Orientierung der Fasern je nach Fülldruck und Anspritzpunkt zu bestimmen und darauf basierend das mechanische Verhalten des Bauteils zu optimieren. Das ist bei 50 Prozent Glasfasern und hoher Anisotropie im Bauteil durchaus keine triviale Aufgabe. Zentrale Bedeutung hatte die Simulation dreier Belastungsfälle: Das Verhalten der Armatur bei einem Überdruck von 120 bar, ihr Verhalten bei Biegebelastung durch die Druckpatrone in liegender Lagerung und die Wirkung einer dynamischen Belastung des Griffes durch ruckartiges Hochreißen des Löschers.

Für den Fall eines zu hohen Überdrucks musste am Ventil eine Schwachstelle definiert werden, die oberhalb von 105 bis 110 bar aufreißt und so ein unkontrolliertes Zerbersten des ganzen Löschers verhindert. Dabei haben die Experten die Funktion dieser Sollbruchstelle mit ULTRASIM genau ausgelegt und experimentell vollständig bestätigt. Wenn der Löscher liegend lagert, steht das Löschmittel - Pulver oder Flüssigkeit - in ständigem Kontakt mit dem Ventil. Auch diesen Lastfall hat das Ultramid-Ventil in der Simulation und in der Realität gemeistert. Und schließlich darf der Löscher auch beim Hochreißen am Tragehebel keine Ausfälle zeigen. Eine Herausforderung für den Hebel und für die Simulation, in die hier dehnratenabhängige Materialeigenschaften eingehen. Auch hier ergab sich eine hohe Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment.

Mit diesen Kenntnissen konnte die genaue Gestalt des komplizierten Bauteils so bestimmt werden, dass es sich mit allen seinen integrierten Zusatzfunktionen und ohne Metallinserts in einem einzigen Spritzgießschritt herstellen lässt. Selbst die vier integrierten metrischen Schraubgewinde sind aus Kunststoff, was hohe Anforderungen an den Kunststoff aber auch an die Fertigung stellt.

Die verwendete Spezial-Ultramid-Type bringt eine so gute Chemikalienbeständigkeit mit, dass die neue Zentralarmatur auch gleich die Zulassung für den maritimen Bereich erhielt – ein Einsatzgebiet, das noch einmal mehr Sicherheit von einem Feuerlöscher verlangt. Darüber hinaus erreicht die finale Version des Ventils mit einem Arbeitsfenster zwischen minus 40 und plus 80 Grad Celsius, einer Erhöhung des Berstdrucks auf 100 bar und einer Widerstandsfähigkeit gegen kurzzeitige Druckspitzen bis 250 bar deutlich bessere Kennwerte als das Messingteil. Dazu kommt die Resistenz gegen die eingesetzten Löschmittel, Umwelteinflüsse wie UV-Strahlung und Ozon. Schließlich wurden auch noch die Trage- und Griffeigenschaften des Hand-löschers merklich verbessert. (qui)

* *Dr. Martin Bussmann, Marktentwicklung Industries, BASF

(ID:23921890)