Entwicklung eines Kraftstofftanks

Innendruckprüfung
Fallprüfung / Crashtest

In der Entwicklung eines Blasformartikels sind grundsätzlich zwei Fragen zu klären: Ist das gewünschte Design prozesstechnisch umsetzbar und erfüllt das fertige Bauteil die an es gestellten Anforderungen. Bei einem Kraftstofftank lässt sich schon die erste Frage in den meisten Fällen nicht mehr allein aufgrund der Erfahrung beantworten. Ein sehr eingeschränkter,  verwinkelter Bauraum kollidiert mit der Anforderung nach einem großen Füllvolumen. Prozessbedingt ist mit Dünnstellen, aber auch mit Prozessfehlern wie Faltenbildung zu rechnen. Zuverlässige Aussagen in frühen Phasen der Entwicklung lassen sich über eine Prozessimulation des Blasformens treffen.

Beim gezeigten Beispiel zeigten die ersten Untersuchungen eine Faltenbildung sowie einige Dünnstellen im Bereich der Kissingpoints. Diese konnte aber durch leichte Anpassung der Geometrie und den Einsatz eines Schieberpaars behoben werden. Als Wanddickensteuerungssysteme wird bei Kraftstofftanks in der Regel eine Kombination von AWDS, PWDS und SFDR verwendet, alle diese Verfahren stehen auch in der Prozesssimulation zu Verfügung.

Der Artikel war nun prozesstechnisch in Ordnung, d.h. es traten keine Prozessfehler auf und die Mindestanforderungen bzgl. Artikelgewicht und Mindestwandstärke war erfüllt. In einer FEM-Strukturanalyse wurde anschließend das Bauteilverhalten in Standardproduktprüfungen wie dem Berstdruck-Test und der Fallprüfung untersucht. Die für das Simulationsmodell notwendige Wanddickenverteilung kann über standardisierte Schnittstellen direkt in die Strukturanalyse übernommen werden.

Bei der hier gezeigten Entwicklungsstufe zeigten sich sowohl in der Berstdruckprüfüng als auch beim Falltest einige Schwachstellen, d.h. es traten kritische Dehnungen in mehreren Bereichen auf. Diese konnten in der finalen Geometrie noch deutlich reduziert werden.

Gerade bei komplexen Bauteilen wie Kraftstofftanks wird der erste Entwurf, die erste Konstruktion selten ohne Änderungen umgesetzt. Alle oben beschriebenen notwendigen Prozess- und Geometrieanpassungen, ob für den Blasformprozess selbst oder zur Einhaltung der mechanischen Spezifikation wurden allein am „virtuellen Modell“ durchgeführt. Änderungen waren daher deutlich einfacher möglch, als wenn das fertige (Prototypen-)Werkzeug hätte angepast werden müssen. Für den Kunden ergabe sich hieraus eine großer finanzieller aber auch zeitlicher Vorteil.