Современный пластик приходит на смену крестьянскому железу

28.01.2013

Рамка радиатора новой модели Volkswagen Golf 7 целиком состоит из пластмассы. Это один из первых случаев в истории мирового автомобилестроения, когда данная деталь не содержит металлического усиления, сообщила пресс-служба БАСФ. Замена предыдущего «гибридного» (частично полипропиленового) варианта на пластик стала возможной благодаря решениям концерна BASF: высокопрочному полиамидному продукту Ultramid B3WG8, а также современному универсальному инструменту для моделирования Ultrasim. Новый подход позволил исключить необходимость в использовании элементов из листовой стали, которые прежде являлись составной частью конструкции, значительно уменьшить вес рамки радиатора по сравнению с предшествующей моделью, ускорить процесс сборки и сократить затраты. Концерн Volkswagen осуществляет производство новых деталей на собственных предприятиях.
Перечень требований, которые были предъявлены к будущей новинке, включал в себя возможность ее установки в условиях ограниченного пространства, а также эксплуатационную пригодность в условиях значительных статических и динамических нагрузок. В частности, один из тестов предусматривал моделирование ситуации с поломкой защёлки капота автомобиля и воссоздание тех нагрузок, которые возникают при некорректном открывании/закрывании крышки капота. Кроме того, оптимизация прочностных и вибрационных характеристик конструкции, включающей в себя радиатор и переднюю часть автомобиля, была достигнута благодаря системе автоматизированного проектирования и реальных испытаний на вибростенде.
Особое внимание было уделено датчикам столкновения, которые располагаются в передней части автомобиля. Эти устройства обеспечивают своевременное срабатывание «подушек безопасности» при лобовых столкновениях. Соответственно, пластмассовая деталь должна демонстрировать определённый уровень динамической жесткости, а также отвечать требованиям автомобилестроителей в отношении выдерживания ударных перегрузок в аварийных ситуациях.
В ходе практических испытаний было установлено, что вибрационные характеристики детали в точности совпадают с теми значениями, которые были рассчитаны и спрогнозированы с помощью инструмента Ultrasim. Рамка радиатора, изготовленная из пластика Ultramid, обеспечивает корректную передачу сигнала о столкновении.
Расчётные варианты нагрузок служат основой для конструирования капота автомобиля, включая разработку его оптимальной топологии. Благодаря высокой точности моделирования с помощью Ultrasim переход от прототипов к серийному производству потребовал внесения лишь незначительных изменений. Это является наглядным примером успешного подхода к решению сложной задачи путём сочетания подходящего материала с точным моделированием и корректными вычислительными средствами.
Кроме того, инструмент Ultrasim (в том числе специальное моделирование отказов) может быть без проблем интегрирован в вычислительную систему, используемую производителем транспортных средств. Однако для этого необходимо обладать очень специфическими сведениями о поведении пластика при столкновениях, включая точное описание влияния температуры, влажности и величины приложенной нагрузки. Таким образом, процедуре моделирования предшествует сбор обширных экспериментальных данных, получаемых с помощью сложных тестирующих и измерительных инструментов. После этого моделирование даёт возможность спрогнозировать характер нарушений, их зависимость от скорости деформации и даже асимметрию растяжения/сжатия, обусловленную ориентацией волокон.