Testen 3D-gedruckter Verbundwerkstoff-Prototypen für Airbag-Gehäuse

Seit über einem Jahrhundert entwickelt, fertigt und vertreibt Joyson Safety Systems (Auburn Hills, Michigan, USA) Sicherheitskomponenten für diverse Märkte: Airbags, Gurte, Lenkräder, Sicherheitselektronik für die Automobilindustrie.

Kürzlich führte das Unternehmen eine Machbarkeitsstudie durch, um Potenzial bestehender Materialien und Prozesse für Produkte wie den Driver Airbag (DAB) Housing Container zu prüfen – führte zu Proof-of-Concept mit Composite-Additiver Fertigung.

Ein komplettes Airbag-System besteht aus Inflator, Airbag-Kissen, Abdeckung und Gehäuse mit Befestigungspunkten am Lenkrad. Das Airbag-Kissen befindet sich im Raum zwischen Gehäuse und Abdeckung.

Die Performance des DAB-Gehäuses ist kritisch: Es muss das gesamte Airbag-System während der Fahrt halten UND den Kräften bei Airbag-Auslösung standhalten. Testanforderungen: ausreichende Festigkeit, Schlagfestigkeit, Hitzestabilität im Bereich -35 °C bis +85 °C.

Originalbehälter: konventionelles Spritzgießen, Polyamid (PA) mit 40 % Glasfaserverstärkung. Für die Machbarkeitsstudie zielte Joysons Innovationsteam auf schnelle funktionale Prototypenfertigung (Tage) und Material mit ähnlichen mechanischen, thermischen und Performance-Eigenschaften.

Marktanalyse führte zu CRP Technology (Modena, Italien) für dessen Windform TOP-LINE Hochleistungs-Composite-Materialien und hauseigenen 3D-Druckservice.

Gewählt: CRPs Windform SP – Carbonfaser/PA-Material mit noch höheren Eigenschaften als vorherige Materialien. Fertigung per Selektives Lasersintern (SLS).

Team konnte schnell Prototyp fertigen und in komplettem Airbag-Modul testen: hohe Festigkeit, Schlagfestigkeit, thermische Stabilität im Temperaturbereich nachgewiesen. Gegenüber Spritzgießen: schnellere Fertigung per SLS, kein teures Werkzeug nötig.

„Diese Möglichkeit eröffnet vielfältige Fähigkeiten und Überlegungen für weitere Zusammenarbeit mit CRP Technology“, sagt Samer Ziadeh, Development Engineer im Core Engineering Materials Team bei Joyson Safety Systems.