Pruebas de prototipos compuestos impresos en 3D para carcasa de airbag

Durante más de un siglo, Joyson Safety Systems (Auburn Hills, Míchigan, EE. UU.) ha participado en el diseño, fabricación y venta de componentes de seguridad para diversos mercados, incluyendo airbags, cinturones de seguridad, volantes y electrónica de seguridad para la industria automotriz.

Estudio de factibilidad y manufactura aditiva

La empresa realizó recientemente un estudio de factibilidad para explorar el potencial de otros materiales y procesos existentes para mejorar productos como el contenedor de carcasa del airbag del conductor (DAB), llevando a una prueba de concepto que aprovechó la manufactura aditiva de compuestos.

Un sistema completo de airbag consta de un inflador, un cojín de airbag, una cubierta y una carcasa con puntos de fijación al volante. El cojín del airbag se encuentra dentro del espacio de la carcasa y la cubierta.

Requisitos críticos de la carcasa DAB

El rendimiento de la pieza de carcasa DAB es crítico. Además de mantener todo el sistema de airbag en su lugar mientras el vehículo está en movimiento, la pieza debe soportar las fuerzas aplicadas al sistema cuando el airbag se despliega. Para las pruebas, el material necesitaba resistencia suficiente, resistencia al impacto y estabilidad térmica en un rango de -35 °C a +85 °C.

El contenedor original se fabricaba mediante moldeo por inyección convencional, y estaba hecho de poliamida (PA) reforzada con 40% de fibra de vidrio. Para el estudio de factibilidad, el equipo de Joyson Safety Systems buscaba producir rápidamente una pieza prototipo funcional en días, y encontrar un material que exhibiera propiedades mecánicas, térmicas y de rendimiento similares a los materiales originales.

Material Windform SP y proceso SLS

El equipo de innovación de Joyson realizó un análisis de mercado para encontrar materiales adecuados, y recurrió a CRP Technology (Módena, Italia) por su gama de materiales compuestos de alto rendimiento Windform TOP-LINE y su servicio interno de impresión 3D.

Específicamente, el equipo eligió el material Windform SP de fibra de carbono/PA de CRP, que exhibe propiedades aún superiores a los materiales previos usados para la pieza. Las piezas se fabricarían mediante sinterizado selectivo por láser (SLS).

El equipo pudo producir rápidamente una pieza prototipo y probarla dentro de un módulo de airbag completo, demostrando la alta resistencia, resistencia al impacto y estabilidad térmica de la pieza rediseñada en un rango de temperaturas. Comparado con el moldeo por inyección original, la nueva pieza también podía producirse más rápido usando SLS y eliminaba la necesidad de utillaje costoso.

"Esta oportunidad ha abierto una variedad de capacidades y consideraciones para una mayor cooperación con CRP Technology", dice Samer Ziadeh, ingeniero de desarrollo en el equipo de Ingeniería de Materiales Central de Joyson Safety Systems.