可對用於汽車方向盤的聚氨酯系統進行發泡模擬分析
虛擬模擬設計有助於提升在模具內部排氣並可預判泡沫密度分布情況
為方向盤製造商帶來優勢: 更短的部件開發周期, 更可靠的定製化流程
巴斯夫Ultrasim®模擬工具的應用進一步擴展, 可精準預判聚氨酯彈性自結皮泡沫系統Elastofoam® I用於汽車方向盤時的發泡與固化情況. 通過詳細的類比過程, 該工具可精確計算聚氨酯泡沫在模具中的關鍵化學反應與流動特性. 此類比綜合考慮了過程中溫度, 壓力, 材料密度等工藝環境條件以及金屬骨架與線纜等特殊部件. 此外, 升級過的Ultrasim還首次對發泡材料系統整體進行詳盡地分析, 就像是為研發者提供一台虛擬放大鏡, 幫助他們找出部件中的關鍵孔隙, 調整排氣孔, 並早在製作模具之前設計出穩定的方向盤製造流程. 此項新的巴斯夫服務有利於方向盤製造商縮短開發周期, 進而降低成本, 同時促進方向盤的功能整合, 提升其電子化與個性化設計水平. 目前, 該工具的用戶包括天合汽車安全系統有限公司等汽車供應商.
不畏複雜的流動特性: 精準預判排氣孔與密度分布情況
在汽車中方向盤是最為重要的操作部件: 它的觸感, 外觀與功能性都和該部件的設計直接相關. 考慮到方向盤結構與造型上的複雜性——包括金屬骨架, 線纜, 按鈕及特色設計, 以及有限的車內空間, 對聚氨酯發泡材料及發泡工藝的要求更高. 在類比分析過程中, 研發者必須搜集豐富的材料數據並考慮複雜的材料定律, 因為它們均會影響填充特性以及最終的密度分布情況. 相較於儀錶板等部件, 對方向盤發泡材料的流動特性進行分析時必須提升建模精準度: 流道的分而複合, 小槽孔必須空置, 較厚的部位必須填滿充實.
模具的排氣性能是一項尤為重要的參數, 在生產過程中, 製造者採用各式各樣的加工方法確保透氣性. 排氣孔的設置旨在防止部件中出現損害方向盤穩定性與外觀的孔隙. Ultrasim工具中的填充類比功能可精準預判孔隙的位置與大小, 幫助客戶合理安置排氣孔, 從而以相對精簡的透氣設計降低孔隙風險. 精準的流動模型還考慮到各個部件與客戶特定的流程, 如在發泡工藝中安裝模具樞軸. 在這些應用中, 分析結果與客戶製成品之間的對比足可驗證巴斯夫類比工具對流動特性及孔隙的預判精度.
巴斯夫類比工具還可計算密度分布情況. 密度分布決定了方向盤的觸感能否達到汽車製造商的要求, 如表面硬度. 為預判部件各處的密度, 巴斯夫對Elastofoam I所使用的材料模型進行了改良, 使之能夠根據化學反應, 環境溫度變化, 壓力與初期氣體濃度來描述發泡材料的膨脹情況, 為進一步描述聚氨酯泡沫方向盤的加工流程並判斷其剛度, 硬度等機械特性奠定基礎. 目前, 方向盤的肖氏硬度無法在較早的純虛擬項目階段進行預測, 但是可以在實物測試中檢驗.
Elastofoam I彈性自結皮泡沫: 輕質內芯, 堅硬外皮
除現有的技術服務之外, 巴斯夫還結合全新的Ultrasim工具進一步開發彈性自結皮泡沫系統定製化製造服務, 以滿足特定工藝與部件應用需求. 用現有的一步加工方法即可加工成密度較低, 外形美觀, 耐紫外線, 耐刮磨的Elastofoam I自結皮方向盤體系. 方向盤外皮表面堅硬而結實, 手感柔軟而舒適, 耐磨性出眾, 並且不受汗液, 防晒霜或清潔劑的侵蝕, 經久耐用. 目前, 此類泡沫系統可將重量大幅減輕340克/升, 並保持較快的脫模速度(60秒)與較低的排放量.