Testen van 3D-geprinte composite prototypes voor airbag behuizing

Al meer dan een eeuw is Joyson Safety Systems (Auburn Hills, MI, VS) betrokken bij ontwerp, productie en verkoop van veiligheidscomponenten voor diverse markten, waaronder airbags, gordels, stuurwielen en veiligheidselektronica voor de auto-industrie.

Het bedrijf voerde recent een feasibiliteitsstudie uit om het potentieel van andere bestaande materialen en processen te verkennen voor productverbetering zoals de Driver Airbag (DAB) behuizing, wat leidde tot een proof-of-concept die gebruikmaakte van composite additieve productie.

Eisen aan DAB behuizing

De prestatie van het DAB behuizingonderdeel is kritiek. Naast het vasthouden van het complete airbagsysteem tijdens rijden, moet het ook de krachten weerstaan die op het airbagsysteem worden uitgeoefend bij ontploffing. Voor testen moest het materiaal voldoen aan:

• Voldoende sterkte, impactweerstand en hittestabiliteit
• Temperatuurbereik: -35 °C tot +85 °C

Van injectiemolding naar SLS 3D-printen

De oorspronkelijke behuizing werd geproduceerd via conventionele injectiemolding uit polyamide (PA) met 40% glasvezel. Voor de feasibiliteitsstudie stelde Joyson's innovatieteam als doel om snel een functioneel prototype binnen dagen te produceren en een materiaal te vinden met vergelijkbare mechanische, thermische en prestatie-eigenschappen.

Joyson's innovatieteam voerde een marktanalyse uit en keerde uit bij CRP Technology (Modena, Italië) voor de Windform TOP-LINE high-performance composite materialen en in-house 3D-printservice.

De keuze viel op CRP's Windform SP koolstofvezel/PA materiaal, dat nog hogere eigenschappen vertoont dan de eerder gebruikte materialen. De onderdelen werden gefabriceerd met selective laser sintering (SLS) additieve productie.

Resultaten

• Snel geproduceerd prototype getest in compleet airbagmodule
• Herontworpen onderdeel toont hoge sterkte, impactweerstand, thermische stabiliteit over het temperatuurbereik
• Snellere productie via SLS vs injectiemolding
• Geen dure tooling vereist

Deze kans heeft een verscheidenheid aan mogelijkheden en overwegingen geopend voor verdere samenwerking met CRP Technology. – Samer Ziadeh, development engineer Core Engineering Materials team, Joyson Safety Systems.