Test de prototypes composites imprimés en 3D pour boîtiers d'airbag

Depuis plus d'un siècle, Joyson Safety Systems (Auburn Hills, Michigan, États-Unis) conçoit, fabrique et commercialise des composants de sécurité pour divers marchés, notamment des airbags, ceintures de sécurité, volants et systèmes électroniques de sécurité pour l'industrie automobile.

Une étude de faisabilité pour améliorer les boîtiers d'airbag conducteur

L'entreprise a récemment mené une étude de faisabilité afin d'explorer le potentiel d'autres matériaux et procédés existants pour améliorer des produits tels que son boîtier de conteneur d'airbag conducteur (DAB), aboutissant à une preuve de concept tirant parti de la fabrication additive composite.

Le rôle critique du boîtier DAB

Un système d'airbag complet se compose d'un générateur de gaz, d'un coussin d'airbag, d'un couvercle et d'un boîtier avec points de fixation au volant. Le coussin d'airbag est logé dans l'espace entre le boîtier et le couvercle.

La performance de la pièce de boîtier DAB est cruciale. En plus de maintenir l'ensemble du système d'airbag en place pendant que le véhicule est en mouvement, la pièce doit également résister aux forces appliquées au système d'airbag lors du déploiement. Pour les tests, le matériau utilisé pour la pièce devait présenter une résistance suffisante, une résistance aux chocs et une stabilité thermique dans une plage de température de -35 °C à +85 °C.

Procédé original et objectifs de l'étude

Le conteneur d'origine était fabriqué via un procédé conventionnel de moulage par injection, en polyamide (PA) renforcé de 40 % de fibres de verre. Pour l'étude de faisabilité, l'équipe de Joyson Safety Systems visait à produire rapidement un prototype fonctionnel en quelques jours, et souhaitait trouver un matériau présentant des propriétés mécaniques, thermiques et de performance similaires aux matériaux d'origine.

Collaboration avec CRP Technology et matériau Windform SP

L'équipe d'innovation de Joyson a réalisé une analyse de marché pour identifier des matériaux adaptés, et s'est tournée vers CRP Technology (Modène, Italie) pour sa gamme de matériaux composites haute performance Windform TOP-LINE et son service d'impression 3D interne.

Plus précisément, l'équipe a choisi le matériau Windform SP de CRP, à base de fibres de carbone et de polyamide, qui offre des propriétés encore supérieures à celles des matériaux utilisés précédemment pour la pièce. Les pièces seraient fabriquées par un procédé de fabrication additive par frittage laser sélectif (SLS).

Résultats et perspectives

L'équipe a pu produire rapidement une pièce prototype et la tester au sein d'un module d'airbag complet, démontrant la haute résistance, la résistance aux chocs et la stabilité thermique de la pièce redessinée sur une plage de températures. Par rapport au procédé de moulage par injection original, la nouvelle pièce peut être produite plus rapidement par SLS et élimine la nécessité d'outillages coûteux.

« Cette opportunité a ouvert une variété de capacités et de considérations pour une future coopération avec CRP Technology », déclare Samer Ziadeh, ingénieur développement au sein de l'équipe Core Engineering Materials de Joyson Safety Systems.