汽車座椅、床墊和絕緣材料通常由聚氨酯泡沫制成。液體聚合物的發泡是一個復雜的過程。目前，弗勞恩霍夫協會(Fraunhofer)的研究已經能夠模擬出這種材料的發泡行為，并對其進行可靠的表征。這種模擬也適用于塑料泡沫與紡織結構結合的復合材料。

　　聚氨酯泡沫——簡稱PU泡沫——在我們的日常生活中扮演著重要角色，盡管我們可能并沒有意識到它們的存在。我們每天坐在這種材料上面，或躺在上面：例如，汽車座椅和床墊都是由柔軟的聚氨酯泡沫制成的。另一方面，硬質聚氨酯泡沫也被用于建筑絕緣保溫材料。泡沫材料性能的預測和表征是非常復雜的，實驗分析結果往往會導致錯誤的參數。

　　更好地規劃新產品線

　　特別有趣的是以下問題：初始液體如何轉化為泡沫?泡沫的特點是什么?位于凱澤斯勞滕的弗勞恩霍夫工業數學研究所(Fraunhofer ITWM)的研究人員現在能夠為這些問題提供可靠的回答，并為聚氨酯泡沫塑料產品制造商提供所用聚合物的良好表征，使他們更容易規劃新的產品線。這好使用一個例子來解釋，例如汽車座椅。在這種情況下，有些部分需要更加堅硬，有些部分需要更加柔軟。制造商通過注入具有不同特性的泡沫來實現這一點。他們使用液體聚合物混合物作為起始材料，將其注入合適的模具中：快速但復雜的化學過程就開始了。在幾秒鐘內，兩種液體乳劑轉變成復合聚合物泡沫。但兩種不同的物質究竟是如何發泡的呢?它們是否具有所需的特性，是否按預期擴散到適當的區域?Fraunhofer ITWM部門負責人Konrad Steiner博士解釋說：“我們不是從化學開始，去通過實驗確定許多獨立實驗中的反應速率和粘度等所有參數，而是進行兩到三個簡單的實驗 - 例如在燒杯中發泡。我們在電腦上逐個模擬這些實驗。”

　　這些實驗建立了FOAM發泡模擬工具所需的模型參數，該工具在模擬的基礎上計算泡沫的發泡行為。結果對具體應用具有較強的穩定性和可靠性。研究人員不再需要在單獨的實驗中分別確定每個表征參數，這可能導致不精確的數值，而是可以用少的努力快速獲得可靠的發泡過程數據。

　　Steiner 說：“制造商通常使用三到四種不同的泡沫——對于新產品，他們通常只是改變泡沫的組合和終的幾何形狀，”斯坦納說。一旦弗勞恩霍夫的研究人員通過模擬對聚氨酯泡沫進行了表征，這就為新產品提供了一個很好的起點。制造商可以將他們收到的泡沫數據輸入到FOAM模擬工具中，并模擬每種新產品和每種新幾何形狀如何在發泡過程中傳輸泡沫質量和熱量。就汽車座椅而言，他們可以精確地找出將兩種泡沫相互注入的方法，從而在正確的位置獲得理想的區域性能。

　　利用FOAM發泡模擬工具識別參數和模擬泡沫的方法已經建立，多個項目已經與不同的客戶進行了合作。

　　聚氨酯泡沫復合材料

　　制造商通常依賴復合材料中的聚氨酯泡沫，例如用于汽車支撐結構的聚氨酯泡沫，這種復合材料必須既穩定又輕便。在這個應用中，其他增強材料，如紡織品被集成到泡沫中。如果強行彎曲，硬質泡沫板可能會斷裂，而集成紡織品的泡沫板很容易承受這些力。然而，聚合物乳液的流動行為改變，因為模具中的織物結構自然地對其起作用，導致泡沫形成動力學和泡沫結構的變化：泡沫變小，泡沫變得更致密。