W ramach wspólnego projektu z Toyota (TME), Renault, Sogefi, Hexagon Manufacturing Intelligence i Arobas Technologies, Domo Chemicals wprowadza zupełnie nowe narzędzie do symulacji przepływu pracy dla części poliamidowych mających kontakt z wodą i chłodziwem. Thermofip umożliwia przewidywanie ewolucji odporności części po starzeniu, wspierając projektantów w kształtowaniu odpowiednich geometrii dla ich nowych części bez konieczności przeprowadzania licznych testów.
Oprócz zastosowań motoryzacyjnych, projekt Thermofip zapewnia również możliwości przewidywania dla zastosowań grzewczych i sanitarnych, które rutynowo wchodzą w kontakt z wodą i chłodziwem.
Kluczowymi przykładami zastosowań Poliamidu 66 z włóknem szklanym w branży motoryzacyjnej są części pod maską mające kontakt z chłodziwem. Dotyczy to nie tylko pojazdów z silnikami spalinowymi, ale także pojazdów elektrycznych i hybrydowych, a nawet pojazdów z ogniwami paliwowymi.
W odpowiedzi na potrzebę zmniejszenia emisji Co2 i wynikające z tego zmiany w architekturze silników, dokładna technologia symulacji predykcyjnej staje się koniecznością w przemyśle tworzyw sztucznych.
Interakcje między głównymi składnikami mieszanki (poliamidem i wypełniaczem) a głównymi składnikami płynu chłodzącego, wodą i glikolem etylenowym, są złożone. Obejmują one plastyfikację, która znacznie obniża temperaturę zeszklenia compoundu, a tym samym właściwości mechaniczne w standardowych warunkach pracy oraz degradację chemiczną poprzez hydrolizę łańcuchów poliamidowych oraz stężenia chłodziwa, które może się różnić w zależności od strony części. Skutkuje to różnymi poziomami wydajności mechanicznej materiału w różnych punktach geometrii części i w czasie.
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę konsekwencje orientacji włókien. Ze względu na wszystkie te zmienne, bardzo trudno było przewidzieć lokalne poziomy wydajności takich części za pomocą symulacji - aż do teraz.
Optymalizując symulację i wykorzystanie części z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami narażonych na działanie wody i płynów chłodzących na bazie glikolu, Thermofip zapewnia prawdziwy przełom dla graczy w segmencie chłodzenia samochodowego i branży hydraulicznej. Wynik ten jest równie ważny dla dostawców materiałów, jak i dla firm projektujących części i producentów samochodów, którzy je stosują. Oprócz możliwości symulacji zachowania statycznych części, Thermofip otwiera drogę do symulacji aktywnych komponentów w ich różnych pozycjach z powiązanymi efektami naprężeń lokalnych.
- Podczas obliczania ostatecznych właściwości mechanicznych części wykonanej z żywicy poliamidowej wzmocnionej włóknem szklanym, symulacja integracyjna ma tę zaletę, że uwzględnia również proces formowania. Otwiera to możliwości optymalizacji części przy znacznej redukcji masy o około 20% dla docelowych części - powiedział Gilles Robert, Starszy Ekspert ds. Materiałów w Domo.
- W ramach projektu Thermofip stworzyliśmy model kinetyczny do symulacji wpływu chłodziwa na postępującą kruchość materiałów, aby znaleźć nowe sposoby tworzenia jeszcze lżejszych części - dodał Robert.
Nowy prototypowy łańcuch symulacyjny, zaprojektowany we współpracy z firmami Hexagon i Arobas Technologies, umożliwia przewidywanie lokalnej degradacji części. Kilka modeli umożliwia obecnie przewidywanie poziomów degradacji materiału spowodowanych starzeniem, które można następnie wykorzystać do przewidywania wydajności mechanicznej polimerów narażonych na działanie chłodziwa. Badanie obejmuje również ewolucję mechanicznego zachowania materiału dla różnych orientacji włókien wraz z jego starzeniem się.
Symulacje zostały potwierdzone testami empirycznymi. Jednym z przykładów jest test przeprowadzony na Localized Strain Demonstrator, zaprojektowanym i uformowanym przez Domo Chemicals. Celem było wykluczenie uszkodzeń w pobliżu metalowych wkładek. Wyniki pokazują wysoką korelację między eksperymentami i symulacjami.
Thermofip jest ostatnim dodatkiem do ugruntowanej oferty symulacji MMI firmy Domo, która już łączy w sobie wysokiej jakości modelowanie mechaniczno-materiałowe i symulację formowania wtryskowego.
Studium przypadku modułu filtracji Sogefi
Pierwsze studium przypadku zostało przeprowadzone na module filtracji oleju Sogefi wykonanym z rozwiązania Technyl wzmocnionego włóknem szklanym.
Wyniki symulacji ujawniły kilka interesujących trendów i dobry poziom korelacji między testem a symulacją. Kluczową kwestią jest to, że nieszczelność nie wystąpiła w module olejowym, w którym hydroliza jest najbardziej intensywna. Dzieje się tak tam, gdzie można znaleźć niekorzystną kombinację lokalnych naprężeń, orientacji włókien i hydrolizy. Ilustruje to, dlaczego do przewidywania uszkodzeń tak złożonych części potrzebny jest zaawansowane narzędzie symulacyjne, uwzględniające kilka parametrów.
Wyniki uzyskane w pierwszej fazie projektu są bardzo zachęcające, wykazując dobre korelacje między eksperymentami i symulacjami.
Kolejnym krokiem w projekcie jest rozszerzenie modelu na inne komercyjne chłodziwa. Baza danych materiałów zostanie rozszerzona o nowe materiały, a co ważniejsze, należy przeprowadzić więcej porównawczych analiz, aby udowodnić, że nowa technologia może zmienić sposób projektowania części poliamidowych mających kontakt z chłodziwem.
Pełne badanie zostanie zaprezentowane na konferencji VDI podczas kolejnego Międzynarodowego Kongresu Tworzyw Sztucznych w Samochodach (PIAE), który odbędzie się w Mannheim w Niemczech w dniach 19 i 20 czerwca.
