Tworzywo Ultramid A3WG10 CR firmy BASF do zastosowań w motoryzacji

Koncern BASF opracował pierwszy na świecie wykonany z tworzywa plastycznego drążek reakcyjny silnika, mogący wytrzymać duże obciążenia mechaniczne. Innowacja BASF powstała w ramach współpracy z koncernem Continental.

Nowy komponent służy do zabezpieczenia silnika pojazdu i zespołu transmisyjnego oraz do tłumienia drgań i zmniejszenia hałasu powodowanego przez konstrukcję pojazdu. Do tej pory wysoko obciążone komponenty - zawieszenie silnika, zawieszenie przekładni i drążki reakcyjne - wykonywano wyłącznie z aluminium lub stali. Teraz jednak sięgnięto po tworzywo sztuczne. Wybór padł na poliamid o nazwie Ultramid A3WG10 CR.

Nowo stworzona część waży o 35 proc. mniej niż jej aluminiowe poprzedniczki i weszła do produkcji seryjnej dla modeli Opel Vectra i Saab. System zawieszenia silnika stanowi element podstawowego połączenia między zespołem silnika i układu transmisyjnego a nadwoziem. Oprócz dużych obciążeń systemy te wystawione są na temperatury od - 30 st. C do 120 st. C oraz na zanieczyszczenie olejami i różnymi chemikaliami.

System zawieszenia silnika ze specjalnego tworzywa to odpowiedź na aktualne wyzwania przemysłu. Chociaż producenci samochodów nieustannie zmierzają ku coraz lżejszym konstrukcjom, to jednak nadal używali stali i aluminium do elementów konstrukcyjnych pojazdu narażonych na obciążenia – w tym także do systemów zawieszenia silnika.

Do niedawna użycie części termoplastycznych, które poddane byłyby dużym obciążeniom mechanicznym wydawało się niemożliwe. Tak było, ponieważ warunkiem wstępnym dla precyzyjnego wymiarowania bardzo obciążonych komponentów było użycie wysokiej jakości materiałów takich jak Ultramid A3WG10 CR.

Czym cechuje się tworzywo BASF?

W rodzinie materiałów Ultramid CR zależność właściwości materiału od orientacji włókna i szybkości odkształcenia zostały ustalone precyzyjnie. Poziom osiągów tych tworzyw jest wyższy, a odchylenie standardowe własności mechanicznych mniejsze niż u poliamidów dostępnych na rynku. Źródła zaopatrzenia zostały starannie wyselekcjonowane, a warunki produkcji podlegają ścisłej kontroli, tak aby komponenty wykonane z tych tworzyw utrzymywały stały poziom jakości i wyliczone właściwości dokładnie odpowiadały doświadczeniom.

Najważniejsza część innowacji dostarczonej przez wykorzystanie tworzywa BASF, czyli wszechstronne obliczenia i symulacja, opierała się na instrumencie BASF do symulacji integracyjnej.

W celu uzyskania niezawodności przewidywań wytrzymałości bardzo obciążonego zawieszenia silnika, BASF rozszerzył możliwości tego narzędzia. W metodzie wymiarowania części, aktualnie szeroko używanej w przemyśle, obliczenia dokonuje się niezależnie od procesu symulacji, który posługuje się tylko średnimi wartościami właściwości charakterystycznych materiału.

W celu lepszego wykorzystania możliwości poliamidów wzmocnionych włóknem trzeba jednak wziąć pod uwagę orientację włókna w różnych miejscach części, ponieważ właściwości mechaniczne zmieniają się dość znacznie w zależności od ułożenia włókna. I właśnie tutaj wkracza symulacja integracyjna: łączy ona wyniki symulacji wypełniania z analizą elementu skończonego, w której bierze się pod uwagę orientację włókna w całej analizowanej części. Te wyniki oraz wpływ temperatury i współczynnik obciążenia posłużą do wymiarowania komponentu i formy. Kompleksowy test cyklu życia oraz ostateczne testy pojazdu Opel wykazały, że symulacja integracyjna pozwala na wykonanie bardzo wiarygodnego projektu komponentu.