Aufschäumen Becher

Hauptkategorie: Polymerindustrie

Polyurethane sind synthetische Materialien oder Harze, die eine große Bandbreite an Steifigkeit, Härte und Dichte abdecken. Sie werden als Schäume mit geringen Dichten in Polsterstoffen oder Kühlschrankisolationen und als Weich- oder Hartplastikteile verwendet - von Schuhen oder Skateboardrädern bis hin zu Autoarmaturenbrettern oder Schwingungsdämpfern, um nur einige Beispiele zu nennen.

In den meisten industriellen Produktionsprozessen wird flüssiges Polyurethan in eine geschlossene Form hineingespritzt, wo es sich ausdehnt, bis es die Form ausfüllt. Innerhalb dieses Prozesses können Luftblasen eingeschlossen werden oder aber  es können strukturelle Fehler des erhärteten, aber sich immer noch ausdehnenden Kunststoffes durch Defekte, Instabilitäten oder unansehnliche Oberflächen entstehen.

Meshless CFD foaming polyurethane

Abb. 1: Polyurethanaufschäumung, berechnet mit NOGRID points

Die Simulation der chemischen Reaktion und des Aufschäumungsprozesses von viskoelastischen Flüssigkeiten hilft dabei, die Bildung von Lufteinschlüssen zu analysieren und den Produktionsprozess durch Variation der Position der Injektionsöffnung oder anderer Parameter zu variieren, ohne dass man auf teure Prototypen zurückgreifen muss.

Die Fähigkeit der CFD Simulationssoftware NOGRID points, sich schnell ändernde Flüssigkeitsoberflächen mit komplexen Geometrien bearbeiten zu können und zeitabhängige Materialeigenschaften effizient handzuhaben, macht diese Software zu einem hervorragenden Tool für diese Art von Simulationen.

In Abbildung 1 wird der Aufschäumungsprozess in einer offenen Dose, die durch einen kleinen Zylinder perforiert wird, gezeigt. Durch die Symmetrie muss nur ein Viertel des Modells simuliert werden. Man kann sehen, dass am Ende die Form überläuft und die typische Form annimmt, bevor die Reaktion plötzlich stoppt.