SLS激光燒結(jié)碳纖維復(fù)合材料，3D打印生產(chǎn)汽車安全氣囊收納盒

2020年6月16日，南極熊從外媒獲悉，美國公司Joyson Safety Systems (JSS)，采用SLS 3D打印與CRP Technology的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料Windform SP制造了一個(gè)功能性安全氣囊外殼容器原型。

為了探索快速成型制造在其生產(chǎn)過程中的潛力，JSS Core創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)試圖在幾天內(nèi)而不是幾個(gè)月內(nèi)制造出功能性駕駛員安全氣囊（DAB）外殼部件原型。該原型由復(fù)合材料制成，這些材料在機(jī)械、熱性能和性能上與原始DAB外殼材料幾乎相似，因此選擇使用Windform SP碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

JSS核心創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的Samer Ziadeh和Daniel Alt評(píng)論道："在進(jìn)行了一些市場(chǎng)分析后，為了找到最合適的材料和工藝，以及所需的性能，我們使用了Windform TOP-LINE系列復(fù)合材料，特別是Windform SP，它是一種由聚酰胺PA級(jí)材料生產(chǎn)，并以碳纖維作為加固的材料，而且它幾乎達(dá)到了我們應(yīng)用所需的甚至更好的性能。"

△使用Windform SP 3D打印駕駛員安全氣囊（DAB）外殼，圖片來自CRP

作為全球移動(dòng)安全領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，JSS是汽車和非汽車市場(chǎng)安全關(guān)鍵部件、系統(tǒng)和技術(shù)的供應(yīng)商。作為中國汽車集團(tuán)寧波捷信電子有限公司的子公司，JSS生產(chǎn)安全產(chǎn)品，如安全氣囊、安全帶、方向盤和安全電子產(chǎn)品，并向全球客戶提供。

JSS核心創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)最近開展了一個(gè)項(xiàng)目，探索3D打印技術(shù)在建立新的制造工藝和使用新材料方面的潛力，特別是在生產(chǎn)DAB容器方面。

團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了市場(chǎng)分析，確定一種與生產(chǎn)安全氣囊外殼容器的現(xiàn)有材料相對(duì)應(yīng)的復(fù)合材料PA6-GF40，這是一種具有40%玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺。該殼體通常通過注塑成型生產(chǎn)。整個(gè)DAB系統(tǒng)由一個(gè)氣體發(fā)生器、一個(gè)安全氣囊緩沖器、一個(gè)蓋子和一個(gè)帶方向盤連接點(diǎn)的外殼組成。

作為任何車輛不可或缺的安全部件，確保DAB外殼部分的性能至關(guān)重要。Ziadeh和Alt對(duì)DAB外殼的功能進(jìn)行了解釋，他們?cè)u(píng)論說："它除了在安全氣囊系統(tǒng)部署期間和之后將氣體發(fā)生器和安全氣囊墊固定在位置外，還要承受大量的動(dòng)態(tài)載荷[......]測(cè)試程序通常在-35℃和+85℃之間的各種溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。"

因此，制造這個(gè)零件的材料要保持足夠的強(qiáng)度、抗沖擊性和熱穩(wěn)定性，在不同的測(cè)試條件下都能正常工作，并具有與原始材料相似的性能。該團(tuán)隊(duì)希望通過3D打印在幾天內(nèi)生產(chǎn)出這個(gè)零件，改善傳統(tǒng)工藝耗時(shí)長(zhǎng)、工具成本高的問題。

△安全氣囊部署測(cè)試，圖片來自Joyson安全系統(tǒng)

JSS Core創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)求助于意大利3D打印材料制造商CRP Technology，特別是尋求利用該公司的高性能材料TOP-LINE系列，以及其內(nèi)部3D打印服務(wù)。Windform SP被確定為最合適的材料，這是一種用于SLS 3D打印的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合聚酰胺粉末。該材料適用于抗沖擊、振動(dòng)、變形和高溫的應(yīng)用，特別是在汽車領(lǐng)域。

使用Windform SP碳纖維復(fù)合材料，JSS能夠在短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出功能性DAB外殼原型，并在一個(gè)完整的安全氣囊模塊中進(jìn)行測(cè)試。據(jù)報(bào)道，這款材料在高強(qiáng)度和抗沖擊性方面表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能，以及在低溫和高溫范圍內(nèi)（RT；23°C、-35°C和85°C）的良好熱穩(wěn)定性。

Ziadeh和Alt補(bǔ)充道："原型零件在各種測(cè)試條件下都表現(xiàn)出了出色的性能，這已經(jīng)證明了零件的功能，通過使用SLS工藝的優(yōu)點(diǎn)是可以使用具有高機(jī)械性能和穩(wěn)定性的增強(qiáng)聚合物。"

△通過激光燒結(jié)工藝制造的Windform® SP的3D打印駕駛員安全氣囊（DAB）外殼，照片來自CRP技術(shù)

CRP Windform Top-Line系列3D打印材料

CRP技術(shù)公司的Windform材料Top-Line系列已被用于航空航天和汽車行業(yè)的眾多最終用途和原型設(shè)計(jì)應(yīng)用。

Windform SP產(chǎn)品本身曾被用于3D打印Streamliner賽車的功能性國家航空咨詢委員會(huì)（NACA）管道。在2018年的Bonneville速度周--一項(xiàng)測(cè)試定制陸地車輛的賽車活動(dòng)中，Victory Motorsport車隊(duì)的Streamliner賽車?yán)^續(xù)打破了長(zhǎng)期以來的速度記錄。

此外，Top-Line系列還包括Windform LX 2.0、Windform XT 2.0、Windform GT，它們與WIndform SP一起通過了NASA的脫氣測(cè)試。

最近，CRP技術(shù)擴(kuò)大了Top-Line系列，增加了兩種阻燃材料--Windform FR1和Windform FR2。后者已經(jīng)被意大利電動(dòng)摩托車制造商Energica汽車公司用于制造其電池組原型的電池袋框架。


編譯自：3dprintingindustry