Prototype airbagbehuizing stelt 3D-geprinte composieten op de proef

Joyson Safety Systems (Auburn Hills, Mich., VS) is al meer dan een eeuw betrokken bij het ontwerp, de fabricage en de verkoop van veiligheidscomponenten voor verschillende markten, waaronder airbags, veiligheidsgordels, stuurwielen en veiligheidselektronica voor de automobielindustrie. industrie.

Het bedrijf heeft onlangs een haalbaarheidsstudie uitgevoerd om het potentieel voor andere bestaande materialen en processen te onderzoeken om producten zoals de Driver Airbag (DAB)-behuizingscontainer te verbeteren, wat leidde tot een proof-of-concept dat gebruik maakte van composietadditieve fabricage.

Een compleet airbagsysteem bestaat uit een inflator, een airbagkussen, een hoes en een behuizing met bevestigingspunten aan het stuur. Het airbagkussen zelf bevindt zich in de ruimte van de behuizing en de hoes.

De prestaties van het DAB-behuizingsdeel zijn van cruciaal belang. Het onderdeel moet niet alleen het gehele airbagsysteem op zijn plaats houden terwijl het voertuig in beweging is, het moet ook bestand zijn tegen de krachten die op het airbagsysteem worden uitgeoefend wanneer de airbag wordt geactiveerd. Voor het testen moest het gebruikte materiaal voor het onderdeel voldoende sterkte, slagvastheid en hittestabiliteit hebben binnen een temperatuurbereik van -35°C en +85°C.

De originele container is vervaardigd via een conventioneel spuitgietproces en is gemaakt van polyamide (PA) versterkt met 40% glasvezel. Voor de haalbaarheidsstudie streefde het Joyson Safety Systems-team ernaar om binnen enkele dagen snel een functioneel prototypeonderdeel te produceren, en ze wilden een materiaal vinden dat vergelijkbare mechanische, thermische en prestatie-eigenschappen vertoonde als de originele materialen.

Het innovatieteam van Joyson voerde een marktanalyse uit om geschikte materialen te vinden en wendde zich uiteindelijk tot CRP Technology (Modena, Italië) voor zijn Windform TOP-LINE-assortiment hoogwaardige composietmaterialen en zijn interne 3D-printservice.

Het team koos specifiek voor CRP's Windform SP koolstofvezel/PA-materiaal, dat nog betere eigenschappen vertoont dan de vorige materialen die ze voor het onderdeel gebruikten. De onderdelen zouden worden vervaardigd met een select laser sintering (SLS) additief fabricageproces.

Het team was in staat om snel een prototypeonderdeel te produceren en dit te testen in een complete airbagmodule, wat de hoge sterkte en slagvastheid van het opnieuw ontworpen onderdeel en de thermische stabiliteit binnen een reeks temperaturen aantoonde. Vergeleken met het oorspronkelijke spuitgietproces, kon het nieuwe onderdeel ook sneller worden geproduceerd met SLS, waardoor er geen dure gereedschappen meer nodig waren.

"Deze kans heeft geleid tot een verscheidenheid aan mogelijkheden en overwegingen voor een verdere samenwerking met CRP Technology", zegt Samer Ziadeh, ontwikkelingsingenieur bij het Core Engineering Materials-team bij Joyson Safety Systems.