Das Partikelschaum-Verbundspritzgießen ist ein neuartiges Verfahren für die kosteneffiziente Großserienfertigung zukünftiger Leichtbaustrukturen im Automobilbereich. Beim Partikelschäumverfahren werden zunächst EPP-Partikel (expandiertes Polypropylen) in eine Form gefüllt und anschließend mit Wasserdampf umströmt. Dabei schmilzt die Oberfläche der Partikel auf und diese vereinigen sich zu einem Bauteil. Der Schäumling wird anschließend in einem angepassten Spritzgießprozess weiterverarbeitet, so dass eine hochwertige Oberfläche entsteht. Die Methoden für das digitale Engineering des Fertigungsprozesses sind derzeit noch nicht ausgereift. Im vom BMBF geförderten Verbundvorhaben „Integrale Fertigung von hybriden Leichtbau-Sandwich-Strukturen im Partikelschaum-Verbundspritzgießen für die Großserie – SamPa“ (Förderkennzeichen: 02P15Z004) befasst sich inpro daher zurzeit mit der Entwicklung geeigneter Simulationsverfahren. Für die Simulation des Füllvorgangs sind sowohl Partikeleigenschaften als auch Strömungsvorgänge von entscheidender Bedeutung.

Den inpro-Entwicklern ist es nun gelungen, den Partikelfüllvorgang mit einer Kopplung von Strömungssimulation (CFD) und diskreten Elementen (DEM) unter Berücksichtigung der vollständigen Wechselwirkungen zu simulieren. Die physikalischen Eigenschaften der Partikel werden anhand von Experimenten bestimmt und in der Simulation mit Modellen für Elastizität, Dämpfung Reibung und Haftung berücksichtigt.