Simulation pour la détection précoce de déformations thermiques par BASF

BASF propose un module de simulation pour les applications de composants moulés par injection : un module thermomécanique pour thermoplastiques renforcés par fibres qui permet de réaliser des simulations et d'obtenir ainsi des prévisions précises de la déformation en corrélation avec la température.BASF propose dès à présent un nouveau module de simulation pour les applications de composants moulés par injection. L’outil de simulation Ultrasim de BASF est renommé pour réaliser des calculs précis du comportement mécanique anisotropique des plastiques renforcés par fibres après transformation par procédé de moulage par injection. Cet outil vient d’être enrichi d’une fonctionnalité supplémentaire : un module thermomécanique pour thermoplastiques renforcés par fibres qui permet de réaliser des simulations et d’obtenir ainsi des prévisions précises de la déformation en corrélation avec la température.

Grâce au principal atout de cette innovation, les clients peuvent désormais identifier les éventuels points faibles virtuellement pendant la phase de développement proprement dite, et les éviter avant même le lancement de la phase de production en série. Le nouveau module prend en compte le comportement matériel thermomécanique complexe, l’impact de l’orientation anisotropique des fibres ainsi que la distribution de la température et les changements dans le composant.

« Pendant la phase initiale de développement, il est indispensable de faire des prévisions détaillées pour le produit fini » précise Andreas Wonisch, expert en simulation chez BASF. « Particulièrement pour les plastiques hautes performances utilisés dans l’automobile et exposés à d’énormes variations de température, il est impératif de prévoir les déformations potentielles. »

Les plastiques renforcés par fibres présentent un comportement thermodynamique très complexe. Lorsqu’ils sont soumis à une sollicitation thermique, des déformations indésirables peuvent se produire en fonction de la température locale et de l’orientation des fibres dans le composant. Le phénomène est particulièrement critique pour les composants électroniques et électriques à commutateurs intégrés. Les composants électroniques ultra sensibles ne doivent être endommagés en aucun cas. La prédiction exacte de la déformation thermique par simulation préalable grâce à Ultrasim procure une double économie dans le processus de développement : le fabricant gagne du temps et de l’argent.

Une approche intégrative de la simulation avec Ultrasim
Par des mesures extensives opérées directement sur le matériau et sur des spécimens d’essai moulés par injection, Ultrasim offre une caractérisation intégrale des matériaux sur toute la plage de température. Au lieu de procéder à la simulation avec une seule température, il est possible de recalculer la sollicitation thermique type entre -40 et 150°C pour différentes applications. L’influence de l’orientation des fibres dans le composant qui détermine le comportement thermomécanique anisotropique est prise en compte par intégration de la simulation des process.

La simulation ainsi réalisée est beaucoup plus exhaustive car elle tient compte non seulement des propriétés rhéologiques et thermiques mais aussi de l’orientation des fibres découlant du moulage par injection. Cette rigueur permet d’identifier les défauts du composant et de les éviter dès la phase initiale. BASF fait déjà appel à ce modèle de calcul pour un grand nombre d’applications, en priorité dans le secteur automobile.

Les fabricants automobiles tirent parti de la précision des simulations
La mobilité électrique représente un défi de taille pour le secteur automobile qui développe actuellement de nouveaux composants innovants afin de protéger les pièces ultra sensibles comme les pistes conductrices, capteurs ou circuits imprimés. Etant donné les différences de température considérables, les composants ne doivent se déformer sous aucun prétexte car ils risqueraient d’endommager les systèmes électroniques. Le nouveau module Ultrasim a déjà fait ses preuves avec succès pour différents paramètres dans plusieurs projets de clients, notamment un système électronique de commande. La simulation de l’expansion thermique pour des boîtiers d’unités de commande électroniques (ECU) a présenté une très bonne conformité sur toute la plage de température étudiée. Parmi les autres usages envisagés pour l’outil de simulation figurent des composants plastiques de phares utilisant l’électronique de puissance à l’origine d’une forte dissipation de chaleur.