Simulace jsou nedílnou součástí vývoje plastových součástí. Jejich optimalizace probíhá prostřednictvím praktických zkoušek. V rámci projektu Technologie a inovace (T&I) rozhodujícím způsobem přispívá ke zdokonalení interního digitálního simulačního nástroje společnosti Freudenberg při vývoji termoplastů. Důležitou roli přitom hraje konstrukce forem v Laudenbachu.
Plasty jsou na vzestupu. Trend lehkých konstrukcí, který je patrný již několik let, je dále posilován elektromobilitou. Nižší hmotnost díky lehkým termoplastovým součástem, které nahrazují těžké kovové díly, zvyšuje dojezd vozidel. Složité plastové díly jsou také schopny kombinovat několik funkcí. Často slouží jako kryty a zároveň těsní, elektronicky stíní nebo zaznamenávají naměřené hodnoty pomocí integrovaných senzorů. Jsou také ekonomicky atraktivní, zejména ve velkých množstvích.
Před několika lety společnost T&I posílila odborné znalosti společnosti Freudenberg Sealing Technologies (FST) v oblasti vývoje nových plastových řešení o vlastní laboratoř pro plasty. Jejím středobodem je moderní plně automatický vstřikovací stroj pro téměř sériovou výrobu vzorků a zkušebních těles. Jeho zvláštností je koncepce forma/master mould vyvinutá společností FST: „Nemusíme se namáhat s výrobou kompletní formy pro každý nový vzorek. Hlavní forma zůstává vždy stejná, mění se pouze vložka formy, tj. měníme pouze dutiny specifické pro jednotlivé komponenty. Tímto způsobem urychlujeme a snižujeme náklady na návrh a konstrukci formy, a tím i celý vývojový proces,“ vysvětluje Matthias Hauer, specialista na zpracování plastů ve společnosti T&I.
Předpovědi životnosti
V tomto konkrétním případě se vzorek vyrobený ve 150 exemplářích nazývá zkušební vzorek s vícenásobným zatížením. Jeho zvláštností je, že nebyl vytvořen v rámci zákaznického projektu, ale slouží výhradně pro interní účely. Zákazníkem byla společnost Freudenberg Technology Innovation (FTI) v rámci „společného projektu“ zahrnujícího několik obchodních skupin společnosti Freudenberg. Zastřešujícím cílem je, že FST chce vybudovat stejné odborné znalosti v oblasti termoplastů a vyvinout stejně komplexní komponenty jako ty, které se již desítky let vyrábějí s elastomery.
Digitální simulace jsou rozhodujícím faktorem při vývoji a konstrukci plastových dílů, zejména z hlediska pevnosti a odolnosti. „Potřebujete digitální nástroj pro simulaci materiálů v součásti,“ vysvětluje Hauer. Cílem je spolehlivě předpovědět životnost. Čím sofistikovanější a přesnější je simulační model – v tomto případě se používá metoda konečných prvků (MKP) – tím spolehlivěji lze vypočítat očekávanou životnost.
150 zkušebních vzorků s vícenásobným zatížením, které vyvinula a vyrobila společnost T&I, slouží výhradně k ověření Freudenbergova simulačního modelu. „Jako sparingpartner slouží tyto díly k ověření simulačních předpovědí,“ říká Hauer. Zkušební vzorky se tahají, ohýbají, lisují, kroutí, někdy se testují staticky, jindy se dynamicky rozkmitají nahoru a dolů. „Vlastnosti materiálu, naměřené hodnoty a charakteristické hodnoty zjištěné při zkouškách se pak vracejí zpět do simulačního modelu, aby se optimalizoval. To je cenný zásadní vývoj. Takovéto smysluplné simulační modely potřebujeme ve firmě, abychom mohli navrhovat komponenty z nových materiálů vyvinutých ve firmě a abychom mohli otevírat nové skupiny výrobků a oblasti použití.“
Zkušební vzorek „Multiload“ (vpravo) byl vytvořen z formy vyrobené v Laudenbachu.
Mapování celého cyklu vývoje produktu
Hauer tak zdůrazňuje hlavní výhodu společnosti T&I v interních i zákaznických projektech: „Při vývoji plastových dílů pokrýváme celý cyklus tvorby výrobku od nápadu až po výlisek. Naše odborné znalosti v oblasti technologie materiálů, vývoje výrobků a výrobní a procesní technologie pokrývají celý hodnotový řetězec.“
V oblasti konstrukce nástrojů se jedná o spolupráci s regionální kanceláří FNGP v Malajsii (MRO), jejíž zaměstnanci jsou obeznámeni s koncepcí předlohové formy plně automatického vstřikovacího stroje T&I. Dalším trumfem společnosti T&I při vývoji plastových dílů je vlastní konstrukce forem. „Geometrie dílu Multiload Test Specimen sestávajícího z kapes a žeber je složitá a forma je tomu odpovídajícím způsobem náročná. Její výroba vyžadovala celou řadu mechanických obráběcích postupů. O to pozoruhodnější je, že fungovala od samého počátku: i první vzorky bylo možné bez problémů odformovat. Kolegové v Laudenbachu odvedli opravdu skvělou práci,“ pochvaluje si Hauer.
