Costruzione del supporto per sistemi airbag attraverso la stampa 3D professionale e materiale composito. Progetto a firma Joyson Safety Systems, è il primo prototipo funzionale realizzato in fabbricazione additiva e materiale composito caricato fibra di carbonio. E’ stato costruito da CRP Technology utilizzando la tecnologia della sinterizzazione laser selettiva e il caricato carbonio Windform SP.
Joyson Safety Systems (sede centrale a Auburn Hills, Michigan, USA) azienda specializzata nel campo della sicurezza su strada, produce e distribuisce ai maggiori OEM del mercato sistemi/dispositivi avanzati di sicurezza, sia attivi che passivi (tra questi ultimi, basti citare cinture di sicurezza, airbag, seggiolini). Joyson Safety Systems è inoltre il primo produttore al mondo di volanti con funzione HOD (“Hands-on-Detection”) per la guida autonoma.
La sfida
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 (ovvero 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 supporto dell’airbag del conducente mantiene in posizione tutto il dispositivo di sicurezza passivo, quindi risulta un componente indispensabile per l’intero sistema.
La soluzione
Per quanto riguarda il progetto di esplorazione e approfondimento del campo della fabbricazione additiva, il team del centro Innovazioni Joyson Safety Systems ha fissato un programma molto rigoroso, mirato al raggiungimento di obiettivi specifici, quali: produzione via fabbricazione additiva di un prototipo funzionale in pochi giorni anziché mesi, evitando così perdite di tempo e denaro; utilizzo di materiali compositi dalle proprietà meccaniche, termiche e prestazionali simili a quelle dei materiali usati con il processo di produzione “convenzionale”; verifica delle prestazioni della parte 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. Samer Ziadeh and Daniel Alt del (Centro Innovazioni Joyson Safety Systems) 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 il prototipo funzionale del supporto per airbag. Grazie alla tecnologia utilizzata (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.
I risultati
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 Sinterizzazione Laser Selettiva + 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” – Centro Innovazioni Joyson Safety Systems
