Supporto per sistemi airbag costruito attraverso la stampa 3D professionale
Progetto a firma Joyson Safety Systems, è il primo prototipo funzionale realizzato in fabbricazione additiva e materiale composito caricato fibra di carbonio.
Joyson Safety Systems (sede centrale a Auburn Hills, Michigan, USA) azienda leader nel campo della sicurezza su strada, sistemi e dispositivi avanzati sia attivi che passivi (come cinture di sicurezza, airbag, seggiolini). L’azienda è inoltre il primo produttore al mondo di volanti con funzione HOD (Hands-on-Detection) per la guida autonoma.
Il Centro Innovazioni della Joyson Safety Systems ha recentemente condotto un progetto per esplorare e approfondire il campo della produzione additiva, nell’ottica di scoprire nuovi processi e materiali da utilizzare
nella produzione di supporti per airbag (Airbag housing container) e, nello specifico, per l’airbag frontale del
conducente (Driver Airbag o DAB).
Il team di esperti ha così effettuato un’analisi di mercato al fine di individuare un materiale composito che corrispondesse al materiale utilizzato nella produzione del pezzo tramite processo convenzionale (cioè stampaggio ad iniezione; e, come materiale, poliammide rinforzato con fibra di vetro al 40%). Il corretto funzionamento del supporto dell’airbag del conducente è fondamentale. In caso di urto il cuscino dell’airbag si gonfia ad una velocità di circa 30-50 ms (millisecondi) per evitare lesioni al conducente.
Il team del centro Innovazioni Joyson Safety Systems grazie alla fabbricazione additiva ha prodotto un prototipo funzionale in pochi giorni anziché mesi, evitando così perdite di tempo e denaro, utilizzando materiali compositi dalle proprietà meccaniche, termiche e prestazionali simili a quelle dei materiali usati con il processo di produzione “convenzionale”. Le prestazioni della parte sono state verificate con sistemi di collaudo reali, sottoponendo il componente a sbalzi termici e a forti sollecitazioni meccaniche.
Gli ingegneri del Centro Innovazioni Joyson Safety Systems si sono rivolti a CRP Technology e al loro servizio interno di stampa 3D con i materiali compositi Windform ® TOP-LINE. Del team fanno parte Samer Ziadeh e Daniel Alt che spiegano: “Le diverse analisi di mercato che abbiamo svolto al fine di trovare il materiale e il processo additivo più adatti a soddisfare le prestazioni richieste, ci hanno indirizzato ai materiali compositi Windform ® TOP-LINE di CRP Technology e,nello specifico, verso Windform ® SP”.
“Windform ® SP – continuano Ziadeh e Alt – non solo è un materiale composito a base poliammidica rinforzato con fibra di carbonio, ma addirittura fornisce prestazioni migliori di quelle richieste per la nostra applicazione. La sua scheda tecnica rivela un potenziale molto elevato da utilizzare nella produzione del supporto del DAB mediante il processo di Sinterizzazione Laser Selettiva”. Dopo aver vagliato i file dell’applicazione, il Reparto di Stampa 3D della CRP Technology ha realizzato quindi il prototipo funzionale del supporto per airbag.
Grazie all’utilizzo della sinterizzazione laser selettiva e al materiale composito caricato fibra di carbonio Windform ® SP, la Joyson Safety Systems ha ricevuto in breve tempo il particolare richiesto, potendo così completare lo studio; il supporto in Windform ® è stato testato in un modulo airbag completo.
Dalla Joyson Safety Systems fanno sapere che i test hanno evidenziato risultati molto buoni: infatti “Il materiale usato per la costruzione del prototipo funzionale – specificano – ha mostrato eccellenti prestazioni meccaniche in termini di elevata robustezza e resistenza agli urti, nonché una buona stabilità termica, riscontrata in una gamma di temperature variabili: 23°C, -35°C e 85°C”.
“Questi ottimi risultati ci hanno sorpreso positivamente, e hanno aperto la strada a future nuove collaborazioni con CRP Technology” precisa Samer Ziadeh, che aggiunge: “Il prototipo è stato sottoposto a vari test, ai quali ha sempre reagito con prestazioni eccellenti. La sua comprovata funzionalità ci sta indirizzando a considerare lo sviluppo di un nuovo prodotto”.
Ziadeh e Alt si sono espressi anche sui vantaggi derivanti dall’utilizzo della stampa 3D professionale: “Il beneficio maggiore – dichiarano – riguarda la possibilità di utilizzare polimeri rinforzati dalle elevate prestazioni meccaniche. La combinazione tra Sinterizzazione Laser Selettiva e polimeri rinforzati consente la produzione di particolari complessi con una buona tolleranza. Il Windform ® SP ha dimostrato eccellenti proprietà meccaniche in termini di carico di rottura a trazione, elevate proprietà termiche e caratteristiche di resistenza ad alte temperature. Si tratta di caratteristiche che soddisfano appieno i requisiti dei supporti per sistemi DAB.”
L’aspetto più innovativo risiede nel fatto che è il primo prototipo funzionale di supporto per sistemi DAB costruito con tecnologia SLS utilizzando un materiale composito, il Windform ® SP, che ha dimostrato di possedere proprietà e prestazioni paragonabili a quelle del materiale fin qui utilizzato per questo pezzo.
