Joyson Safety Systems aus den USA untersuchte Bereiche der additiven Fertigung auf neue Verfahren und Materialien für die Herstellung ihres entwickelten Airbag-Gehäuses. Eine Marktanalyse führte die Ingenieure zu dem Verbundwerkstoff, der dem sonst verwendeten Material am nächsten kommt. Normalerweise bestehen Fahrer-Frontairbags aus einem Polymer (Nylon 6), das zu 40 % glasfaserverstärkt ist (PA6-GF40), wie CRP Technology in einer Fallstudie erklärt.
Das Airbagsystem
Das Airbagsystem besteht aus einem Gasgenerator (Inflator), einem aufblasbaren Kissen, der Abdeckung und der Halterung mit den Befestigungen am Lenkrad. Das Kissen befindet sich zwischen der Halterung und der Abdeckung. Es ist wichtig, eine korrekt funktionierende Halterung für das Fahrer-Airbag zu haben, da sonst die Sicherheit nicht gewährleistet werden kann. Die Halterung behält die gesamte passive Sicherheitseinrichtung an ihrem Platz, während sich bei einem Aufprall das Airbag-Kissen mit einer Geschwindigkeit von ca. 30-50 aufbläst und so Verletzungen verhindert.
Samer Ziadeh und Daniel Alt vom Joyson Safety Systems Innovation Center erklären in der Mitteilung zur Fallstudie, dass die Halterung eine große Menge an dynamischen Belastungen standhält und den Gasgenerator und das aufblasbare Kissen während und nach der Entfaltung an Ort und Stelle hält. Bei den Tests werden daher hohe Spannungen direkt auf das Airbagsystem und insbesondere auf die Airbaghalterung ausgeübt. Das verwendete Material für den 3D-Druck der Halterung muss eine angemessene Belastbarkeit, Stoßfestigkeit und thermische Stabilität aufweisen, um unter verschiedenen Prüfbedingungen ordnungsgemäß zu funktionieren.
3D-Druck mit Windform® SP
Das Unternehmen wollte die Herstellung eines Prototypen auf wenige Tage reduzieren, um Zeit- und Geldverluste zu vermeiden. Die Verbundwerkstoffe sollen jenen der Materialien ähneln, die bei dem „herkömmlichen“ Produktionsprozess eingesetzt werden. CRP Technology und deren firmeninterne Abteilung für 3D-Druck mit Windform® TOP-LINE Verbundwerkstoffen halfen bei der Herstellung.
Windform® SP ist ein mit Kohlefaser verstärkter Verbundwerkstoff auf Polyamidbasis mit Leistungen, die über den Anforderungen liegen. Es zeigte sich, dass das Material den Anforderungen an die Halterung entspricht. Nach der Analyse der Dateien stellte CRP Technology den funktionalen Prototypen der Airbag-Halterung mit selektivem Lasersintern und dem kohlefaserverstärkten Verbundmaterial Windform® SP her. Abschließend wurde die Halterung in einem kompletten Airbagmodul getestet. Windform wurde 2018 auch bei einem Lufteinlass für ein Rennsport-Motorrad verwendet.
