FEA

Autóipari termékfejlesztés felsőfokon

A több mint 30 éves múltra vissza tekintő Autodesk Simulation Moldflow Insight termékcsalád segítségével a mérnökök egyszerűen és hatékonyan képesek magas szintű hozzáadott értéket létrehozni vállalatuk és vevőik számára.

hirdetés

Az autóipar a világ- és egyben a magyar gazdaság egyik meghatározó pillére, amely az elektronikai ipar mellett az egyik legfontosabb gazdasági húzóágazat hazánkban. Jelentőségét jól példázza, hogy a 2011-es magyar GDP közel 8 százalékát a járműipari termelés tette ki, valamint a teljes hazai export negyedét adja. Hazánk legjelentősebb autóipari vállalata, a legnagyobb árbevételű magyarországi cégek között második helyen álló Audi Hungária Motor Kft., amely a tavalyi évben 31 százalékos növekedést könyvelhetett el.

A Volkswagen konszern, jelenleg 12 autómárka tulajdonosaként, azt tűzte ki célul, hogy 2018-ra a világ első számú autógyártójává válik. Ebben kitüntetett szerepet kap a kutatás-fejlesztés és a termékoptimalizálás. A feladat igényeihez alakíthatók Napjainkban egy átlagos gépkocsiban – típustól függően – 100-150 kg polimer alkatrész található, ami az autók szokásos tömege egytizedének felel meg. Az alkatrészek számát tekintve természetesen ez az arány jóval magasabb, de a műanyagok viszonylag kis sűrűségük miatt tömegszázalékban kisebb arányt képviselnek.

A könnyűség az egyik fő előnyük a hagyományos alapanyagokkal szemben, ráadásul emellett kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és sajátosságaik – különböző adalékokkal – jól alakíthatók a feladat igényeihez. A járműgyártók előszeretettel alkalmazzák ezeket a sokoldalú anyagokat. Megtalálhatók a gépkocsi valamennyi fontosabb egységében a karosszériától az utastéren és a felfüggesztéseken át a motortérig. Fontos azonban, hogy gondoljunk a felhasznált anyagok életciklusának végére is.

Motortéri műanyag alkatrészek
Motortéri műanyag alkatrészek

Tisztán látszik, hogy a folyamatosan növekvő fogyasztás és ipari termelés a korábbinál jóval magasabb nyersanyagigénnyel lép fel. Ez idővel bolygónk készleteinek kimerüléséhez vezethet, ezért sem mindegy, hogy miből mennyit pocsékolunk el, hiszen ami számunkra természetes, unokáinknak, dédunokáinknak már korántsem lesz hétköznapi. Fontos tehát szem előtt tartani, hogy a készleteink végesek, lassan termelődnek újra, ezért nem mindegy, hogyan vigyázunk a természeti kincsekre.

Integrált megoldások előnyei

A szintetikus polimerek napjainkra nélkülözhetetlen szerepet töltenek be mindennapi életünkben. Jelenleg évi 230 millió tonna polimert gyártanak és használnak fel, amely a térfogatát tekintve duplája a világ acélgyártásának. A polimerek alkalmazásának egyik fő aspektusa a jármű tömegének, így áttételesen a fogyasztásának csökkentése. A megtakarítást az is lehetővé teszi, hogy a polimerek más anyagokkal igen jól kombinálhatók, integrált megoldásokat képezhetnek, azaz egyetlen műveletben többféle funkció egyidejű ellátására alkalmas termék készíthető.

Napjainkban egyre több világhírű vállalatnál folynak olyan irányú kutatások, hogy a fémből készült alkatrészeket valamilyen könnyű, de kiváló tulajdonságú polimerrel váltsák fel. Ez a tendencia az alapanyaggyártókra is komoly hatással van, akik folyamatos kutatásaikkal próbálják kielégíteni a piac növekvő igényét az új műszaki műanyagok iránt. A gépjárművek gyártása során 10-15 különböző polimercsaládba tartozó anyagot alkalmaznak, amelyek újrafeldolgozása meglehetősen nehézkes.

Eltérő hálók közötti adatcsere
Eltérő hálók közötti adatcsere

Fokozatosan arra irányulnak a fejlesztések, hogy a különféle alkalmazott anyagcsaládok számát csökkentsék. Erre igen jó példa a Volvo. A skandináv autógyártó 36 különböző polimerről és hat beszállítóról hétféle műanyagra és annak két beszállítójára tért át. A lépés egyértelmű győztese a polipropilén (PP) volt, hiszen különböző típusaival és blendjeivel (PP/ABS, PP/PBT) számos más drága polimer helyettesíthető.

Szimulációs eszközöket igényel

Egy-egy komplex, többcélú műanyag alkatrész kifejlesztése mára szinte elképzelhetetlen a megfelelő szimulációs eszközök hiányában. A motortér egy igen speciális közeg, ahol a mérettartósság, a médiumokkal szembeni tartós ellenálló képesség, a kiváló hőmérséklet- és nyomástűrés, a rezgésszilárdság, valamint a szigetelés a néhány legfontosabb alkalmazási követelmény. Az itt fellelhető körülbelül 9 kg tömegű polimer alkatrész lehetséges alapanyagai a felsorolt követelményekből adódóan egy meglehetősen szűk csoportba tartoznak.

Jellemzően a kiváló műszaki tulajdonságokkal rendelkező poliamid (PA), polipropilén, polioximetilén (POM) és polibutilén-tereftalát (PBT) található meg a motor közelében. E rövid ciklusidővel, nagy darabszámban készülő alkatrészek esetén a termék- és technológiaoptimalizálás kiemelt fontosságú feladat. A fröccsöntött termékek fejlesztésekor és azok mechanikai szimulációs vizsgálatakor az igazi kihívás a gyártástechnológia során végbemenő belső változások, szálorientációk, maradófeszültségek figyelembevétele.

A különböző anyagok összehasonlítása és az eltérő fröccsöntési paraméterek ismerete elengedhetetlen az ideális termék gyártásához. Töltött anyagok esetén egy meglövési pont áthelyezése drasztikusan megváltoztathatja a termék terhelhetőségét jelentősen befolyásoló szálorientációt.

Skálázható megoldás

A fröccsöntött alkatrészek esetében a gyártási folyamat figyelmen kívül hagyása jelentős elhanyagolást jelent a mechanikai teherviselő termékek tervezésekor. Ezt a tényt ismerte fel a prémiumkategóriás autókat gyártó Audi Hungária Motor Kft. fejlesztőcsapata, amely a Volkswagen konszern motortéri alkatrészeinek magas szintű kutatás-fejlesztési feladataiban is aktív szerepet vállal.

Autodesk Simulation Moldflow
Autodesk Simulation Moldflow

A fejlesztőcsapat munkájához az Autodesk Simulation Moldflow Insight fröccsöntés-szimulációs szoftverei skálázható megoldást kínálnak, amelynek segítségével lehetővé válik a fröccsöntés-szimulációs eredmények átadása szilárdságtani végeselemes szoftverek (Abaqus, Ansys, Patran, Autodesk Mechanical stb.) irányába. A fröccsöntés és a hagyományos szilárdságtani szimulációk eltérő végeselemes hálóval dolgoznak, így a feladat megoldásában kulcsszerepe van az eltérő hálók közötti adatcserének (data mapping), amelyre az Autodesk Moldflow Structural Alliance segítségével nyílik lehetőség.

Ezen túlmenően a Digimat és Converse szoftverek alkalmazásával – az adatátadáson felül – a polimerek nemlineáris tulajdonságainak figyelembevétele is megoldott. A komplex szimuláció segítségével – a gyártási paraméterek szemmel tartása mellett – az Audi motortéri alkatrészekért felelős kutatás-fejlesztési csoportja pontosabb képet kap a motortérben lejátszódó folyamatokról.

hirdetés

kapcsolódó linkek

Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[117089] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés