Teste de protótipos compósitos impressos em 3D para carcaça de airbag

Há mais de um século, a Joyson Safety Systems (Auburn Hills, Michigan, EUA) está envolvida no projeto, fabricação e venda de componentes de segurança para uma variedade de mercados, incluindo airbags, cintos de segurança, volantes e eletrônica de segurança para a indústria automotiva.

A empresa realizou recentemente um estudo de viabilidade para explorar o potencial de outros materiais e processos existentes para melhorar produtos como seu recipiente de carcaça do Airbag do Motorista (DAB), levando a uma prova de conceito que aproveitou a manufatura aditiva de compósitos.

Requisitos críticos da carcaça DAB

Um sistema completo de airbag consiste em um inflador, uma almofada de airbag, uma tampa e uma carcaça com pontos de fixação ao volante. A almofada do airbag em si está localizada dentro do espaço da carcaça e da tampa.

O desempenho da peça da carcaça DAB é crítico. Além de manter todo o sistema de airbag no lugar enquanto o veículo está em movimento, a peça também deve ser capaz de suportar as forças aplicadas ao sistema de airbag quando o airbag é implantado. Para testes, o material usado para a peça precisava ter resistência suficiente, resistência a impacto e estabilidade térmica dentro de uma faixa de temperatura de -35°C e +85°C.

O recipiente original era fabricado via processo convencional de injeção, e era feito de poliamida (PA) reforçada com 40% de fibra de vidro. Para o estudo de viabilidade, a equipe da Joyson Safety Systems tinha como objetivo produzir rapidamente uma peça protótipo funcional em poucos dias, e queria encontrar um material que exibisse propriedades mecânicas, térmicas e de desempenho semelhantes aos materiais originais.

Solução com manufatura aditiva e material Windform

A equipe de inovações da Joyson realizou uma análise de mercado para encontrar materiais adequados, e acabou recorrendo à CRP Technology (Módena, Itália) para sua linha Windform TOP-LINE de materiais compósitos de alto desempenho e seu serviço interno de impressão 3D.

Especificamente, a equipe escolheu o material Windform SP de fibra de carbono/PA da CRP, que exibe propriedades ainda mais altas do que os materiais anteriores que estavam usando para a peça. As peças seriam fabricadas com um processo de manufatura aditiva por sinterização seletiva a laser (SLS).

A equipe conseguiu produzir rapidamente uma peça protótipo e testá-la dentro de um módulo de airbag completo, demonstrando a alta resistência e resistência a impacto da peça redesenhada, e estabilidade térmica dentro de uma faixa de temperaturas. Comparado ao processo original de injeção, a nova peça também poderia ser produzida mais rapidamente usando SLS e eliminou a necessidade de ferramentas caras.

"Esta oportunidade abriu uma variedade de capacidades e considerações para uma maior cooperação com a CRP Technology", diz Samer Ziadeh, engenheiro de desenvolvimento na equipe de Engenharia de Materiais Core da Joyson Safety Systems.