{"id":25695,"date":"2015-04-24T03:18:38","date_gmt":"2015-04-24T01:18:38","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=25695"},"modified":"2018-02-16T14:51:54","modified_gmt":"2018-02-16T13:51:54","slug":"simulationsberechnungen-fuer-automobilbauteile-aus-naturfaserverstaerkten-kunststoffen-kuenftig-moeglich","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/simulationsberechnungen-fuer-automobilbauteile-aus-naturfaserverstaerkten-kunststoffen-kuenftig-moeglich\/","title":{"rendered":"Simulationsberechnungen f\u00fcr Automobilbauteile aus naturfaserverst\u00e4rkten Kunststoffen k\u00fcnftig m\u00f6glich"},"content":{"rendered":"
\"PM_2015-17_Ford_Werkstoffmodelle_Anzeige\"
Armaturenbrett mit Handschuhkasten aus Sisal-PP. Foto: FNR\/K. Schneider<\/figcaption><\/figure>\n

Um dem Einsatz nachwachsender Rohstoffe in automobilen Massenm\u00e4rkten den Weg zu ebnen, entwickelte das Ford Forschungszentrum in Aachen zwischen 2011 und 2014 gemeinsam mit zehn Partnern Werkstoff- und Flie\u00dfmodelle f\u00fcr naturfaserverst\u00e4rkte Spritzgie\u00dfmaterialien.<\/strong><\/p>\n

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) \u00fcber die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gef\u00f6rdert.<\/strong><\/p>\n

Im Automobilentwicklungsprozess muss heute jedes Bauteil den Nachweis seiner Funktionserf\u00fcllung und Produktionssicherheit – vom Verarbeitungs- bis hin zum Crashverhalten – mit Hilfe von Computer-Simulationen erbringen. Mit naturfaserverst\u00e4rkten Kunststoffen (NFK) waren solche Simulationsberechnungen bislang nicht m\u00f6glich.<\/p>\n

Der Ford-Forschungsverbund zielte deshalb darauf, f\u00fcr die Spritzgie\u00df- und Crash-Simulation Materialparameter m\u00f6glichst vieler unterschiedlicher Naturfaser-Compounds zu ermitteln. Des Weiteren wollten die Forscher exemplarisch ein komplexes spritzgegossenes Bauteil aus naturfaserverst\u00e4rktem Thermoplast herstellen und parallel die Herstellung sowie daraus resultierende mechanische Eigenschaften mittels Simulation berechnen. Damit sollte die Serientauglichkeit des NFK-Bauteils belegt werden.<\/p>\n

Zu Beginn des Vorhabens testeten die Wissenschaftler 18 Compoundvarianten aus Polypropylen (PP) mit verschiedenen Naturfasern, darunter Fasern aus Zelluloseregeneraten, Sisal-, Hanf-, Weizenstroh- und Holzfasern. Diese wurden zu Probek\u00f6rpern gespritzt, an denen die Wissenschaftler unterschiedliche Parameter untersuchten: Faserverteilung, Faserorientierung, Faseragglomerate, maschinen- und werkzeugseitige Prozesse sowie Material- bzw. Faserbelastung und \u2013sch\u00e4digung. Erg\u00e4nzend f\u00fchrten die Forscher rheologische, thermische und mechanische Tests sowie mikroskopische Untersuchungen durch. Die Erkenntnisse wurden zur Verbesserung der Flie\u00df- und Crash-Modelle verwendet.<\/p>\n

F\u00fcr die weitere Arbeit im Projekt entschieden sich die Projektpartner schlie\u00dflich f\u00fcr das Sisal-Polypropylen-Compound. Den Ausschlag hatten Vorteile u.a. in der Compoundierung, beim Flie\u00dfverhalten der Polymerschmelze und der Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t sowie die guten mechanischen Eigenschaften gegeben. F\u00fcr das Validierungsbauteil fiel die Wahl auf den Handschuhkasten im Ford B-MAX. Im November 2013 konnte Ford schlie\u00dflich die ersten Handschuhk\u00e4sten aus Sisal-PP-Compound der Fach\u00f6ffentlichkeit pr\u00e4sentieren.<\/p>\n

Bei naturfaserverst\u00e4rkten, spritzgegossenen Thermoplasten h\u00e4ngen die mechanischen Eigenschaften v.a. von der Faserausrichtung ab. Diese variiert jedoch innerhalb des Materials lokal sehr stark. Deshalb war es bislang nicht m\u00f6glich, das hieraus resultierende komplexe Verhalten f\u00fcr den Fall eines Crashs in der geforderten Qualit\u00e4t durchzurechnen. In dem Ford-Forschungsverbund entwickelten die Forscher nun einen integrativen Simulationsansatz, in dem sie die Spritzgie\u00dfsoftware CADMOULD, die Crash-Simulationsprogramme RADIOSS und LS-DYNA und das Materialmodell MF-GenYld+CrachFEM miteinander koppelten. Beim Abgleich der Simulationsergebnisse mit realen physikalischen Tests zeigte sich, dass die \u00dcbereinstimmung zwischen berechnetem und realem Verhalten sehr gut war.<\/p>\n

Mit den erarbeiteten Materialkarten und dem integrativen Simulationsansatz, der vollst\u00e4ndig kommerziell verf\u00fcgbar ist, sind alle erforderlichen Voraussetzungen vorhanden, um das Verhalten des betrachteten Compounds vorherzusagen. Hierdurch sind naturfaserverst\u00e4rkte Kunststoffe jetzt auf dem gleichen Stand der Simulierbarkeit wie konventionelle faserverst\u00e4rkte Kunststoffe. Einem Einsatz des biobasierten Materials auch in automobilen Massenm\u00e4rkten steht damit nichts mehr im Wege.<\/p>\n

Hintergrund:<\/h3>\n

Der Ford-Konzern engagiert sich seit langem im Bereich nachwachsender Rohstoffe. Heute bestehen \u00fcber 300 Bauteile in Ford-Fahrzeugen aus biobasierten Werkstoffen, darunter Sitzsch\u00e4ume aus Soja\u00f6l und T\u00fcrverkleidungen mit Kenaf- und Flachsfaser-Verst\u00e4rkung. Ford kooperiert au\u00dferdem mit CocaCola. Beide Unternehmen streben eine verst\u00e4rkte Nutzung des teilweise biobasierten Polyethylenterephthalat (Bio-PET) an. W\u00e4hrend CocaCola daraus seine \u201ePlantBottle\u201c herstellt, will Ford den Werkstoff z.B. f\u00fcr Sitzbez\u00fcge und Kopfst\u00fctzen verwenden.<\/p>\n

Ansprechpartner zu den einzelnen Teilprojekten und den gemeinsamen Abschlussbericht finden Sie auf Men\u00fc Projekte & F\u00f6rderung<\/a> unter folgenden F\u00f6rderkennzeichen:<\/h3>\n