Rhodia präsentiert MMI*, die neue und fortschrittliche Berechnungsumgebung, die die Zuverlässigkeit von Bauteil-Simulationen verbessert und Innovationen seiner Kunden voranbringt

Düsseldorf,– 24. Oktober 2007 - Rhodia stellt MMI vor, eine neue Generation von Computer Aided Engineering (CAE) für spritzgegossene Bauteile aus Polyamid, herausragend besonders im Bereich der Simulation von Crash-Festigkeit und bringt Rhodia’s Polyamide Technyl® and Technyl Star™ in die erste Reihe. Dieses innovative Berechnungspaket basiert auf hochwertigen Materialdaten, inklusive Hochgeschwindigkeits-Kenndaten und der Multi-scale Modelling Software Digimat-MF, entwickelt von e-Xstream Engineering.

Durch diese neue Generation der Berechnungsmethode werden die mechanischen Eigenschaften von spritzgegossenen Bauteilen besser vorhersehbar. Ebenso können die Entwicklungszeiten verkürzt und die Anzahl der Prototypen reduziert werden.

MMI, in Richtung Perfektion der Crash-Simulation

MMI zeigt sein ganzes Potential wenn es zur Vorhersage der Schlagfestigkeit von Bauteilen aus Polyamid eingesetzt wird. Während des Simulationsprozesses, werden die erweiterten mechanischen Kennwerte der Polymermatrix, gespeichert in der neuen Datenbank von MMI, mit den Orientierungen der Glasfasern kombiniert, die zuvor mittels einer Spritzgießsimulation ermittelt wurden. Diese Kartographie der mechanischen Eigenschaften kann dann in üblichen Programmen für die Struktursimulation wie ANSYS oder LS-DYNA eingesetzt werden, um Spannungsniveaus in Bauteilen mit einer einzigartigen Vorhersagequalität vorherzusagen.

Erste Studien an Bauteilen haben eine exzellente Korrelation zwischen der Crash-Simulation mit MMI und experimentellen Vergleichsmessungen gezeigt (Bild 2).

Um ähnlich genaue Ergebnisse mit traditionellen Berechnungsmethoden zu erzielen, müsste die Methode des Reverse-Engineering mit Vermessung von Prototypen eingesetzt werden, um das Materialmodell zu kalibrieren.

Ebenso ermöglicht es MMI bei einer Verlegung der Anschnitte (Bild 3) die durch die neue Verteilung der Glasfaserorientierungen hervorgerufene Änderung der mechanischen Festigkeiten, bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt in der Konstruktionsphase vorherzusagen – ohne nochmals die gesamte Testprozedur mit Prototypenbauteilen für das Reverse-Engineering zu durchlaufen.

MMI, eine spezielle Materialdatenbank

Um Berechnungsingenieuren hochwertige Materialdaten zur Verfügung stellen zu können, hat Rhodia Polyamide in ein Forschungsprojekt investiert und moderne Prüfanlagen angeschafft um seine Werkstoffe zu analysieren.

• Analyse der Mikrostruktur durch Röntgen-Mikrotomografie zur Kalibrierung des Einflusses der Glasfaserorientierung auf die mechanischen Eigenschaften

• Untersuchung der Materialschädigung unter verschiedenen Randbedingungen

• Kriechmessungen …

Die bemerkenswerteste Investition von Rhodia Polyamide ist sicherlich die im Bereich zur Messung der Hochgeschwindigkeits-Materialdaten für Crash-Simulationen, um eine effektive Datenbank der Werkstoffe TECHNYL®, TECHNYL STAR™ and TECHNYL® FORCE für MMI zu erstellen.

Dank dieser fortschrittlichen Materialdaten ist es möglich die Vorhersagequalität auf ein neues Level der Genauigkeit zu heben.

MMI, eine innovative Technologie

Die Grundlage der Berechnungs-Kette ist Digimat-MF, ein Produkt von e-Xstream Engineering. Basierend auf der semi-analytischen nichtlinearen Molekularfeld-Theorie, erlaubt diese Software das Materialverhalten von Technyl®-Werkstoffen akkurat an jedem Punkt im Bauteil zu berechnen. Sie kombiniert die von Rhodia Polyamide weiterentwickelten Materialmodelle der Polyamid-Matrix mit Verteilung der Glasfaserorientierung, die mittels einer Spritzgießsimulatonssoftware wie z.B. Moldflow bestimmt werden kann. Daher berücksichtigt dieser völlig neue Ansatz die Beziehung zwischen dem Zustand des mit Glasfasern verstärkten, thermoplastischen Polymers nach dem Spritzgießen und den mechanischen Eigenschaften des produzierten Bauteils.

Während der Berechnung des mechanischen Verhaltens des Bauteils besteht ein ständiger Austausch zwischen der Multi-Scale Berechnungs-Software DIGIMAT-MF und der Strukturanalyse-Software ANSYS oder LS-Dyna. Diese dynamische Kommunikation erlaubt es den Einfluss der Änderungen der Mikrostruktur durch auftretende Spannungen während der Belastung zu berücksichtigen, sodass das komplexe nicht-lineare Verhalten des Materials korrekt beschrieben werden kann.

Letztendlich ermöglicht MMI den Einfluss des Spritzgießprozesses auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils zu erfassen und gleichzeitig von den Materialmodellen zu profitieren, die speziell an TECHNYL®-Werkstoffe angepasst wurden. Somit kann in Bezug auf die Crash-Simulation ein vertrauenswürdiges Design erreicht werden.

MMI, stimulierende Innovation im Bereich der technischen Kunststoffe

Simulations-Programme, die momentan Ingenieuren zur Verfügung stehen, machen es nicht einfach, den Einfluss des Herstellungsprozesses auf die resultierenden mechanischen Eigenschaften zu berücksichtigen. Außerdem werden durch das Fehlen von vollständigen experimentellen Datenbanken die spezifischen Materialgesetze für Kunststoffe (Elasto-Viskoplastizität, Anisotropie in Abhängigkeit von der Orientierung von Verstärkungsstoffen, Kriechen, …) nur sehr selten eingesetzt. Daher ist die Bauteilauslegung durch die Verwendung von Sicherheitsfaktoren oder teurem Reverse-Engineering selten optimal. Dies trifft vor allem auf das Feld der Crash-Simulationen zu.

Ausgehend von einem kompletten Simulationssystem, verbessert MMI die mechanische Zuverlässigkeit von Bauteilen aus Polyamid, verkürzt die Entwicklungszeit und sollte zu neuen Anwendungen für Kunststoffe führen.

Dank MMI kann Rhodia Polyamide seinen Kunden eine deutlich verbesserte Vorhersage der Eigenschaften ihrer Bauteile anbieten und somit den Weg zu neuen Feldern der Innovation im Bereich der Kunststoff-Bauteile eröffnen.

* MMI: Multi-scale modelling, Mechanical calculation, Injection moulding simulation

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