SLS激光燒結(jié)碳纖維復合材料，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的碳纖維增強復合材料Windform SP制造了一個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)新團隊試圖在幾天內(nèi)而不是幾個月內(nèi)制造出功能性駕駛員安全氣囊（DAB）外殼部件原型。該原型由復合材料制成，這些材料在機械、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碳纖維增強復合材料。

JSS核心創(chuàng)新團隊的Samer Ziadeh和Daniel Alt評論道："在進行了一些市場分析后，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系列復合材料，特別是Windform SP，它是一種由聚酰胺PA級材料生產(chǎn)，并以碳纖維作為加固的材料，而且它幾乎達到了我們應(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

作為全球移動安全領(lǐng)域的領(lǐng)導者，JSS是汽車和非汽車市場安全關(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)新團隊最近開展了一個項目，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。

團隊進行了市場分析，確定一種與生產(chǎn)安全氣囊外殼容器的現(xiàn)有材料相對應(yīng)的復合材料PA6-GF40，這是一種具有40%玻璃纖維增強的聚酰胺。該殼體通常通過注塑成型生產(chǎn)。整個DAB系統(tǒng)由一個氣體發(fā)生器、一個安全氣囊緩沖器、一個蓋子和一個帶方向盤連接點的外殼組成。

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DAB外殼的功能進行了解釋，他們評論說："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，還要承受大量的動態(tài)載荷[......]測試程序通常在-35℃和+85℃之間的各種溫度范圍內(nèi)進行。"

因此，制造這個零件的材料要保持足夠的強度、抗沖擊性和熱穩(wěn)定性，在不同的測試條件下都能正常工作，并具有與原始材料相似的性能。該團隊希望通過3D打印在幾天內(nèi)生產(chǎn)出這個零件，改善傳統(tǒng)工藝耗時長、工具成本高的問題。

△安全氣囊部署測試，圖片來自Joyson安全系統(tǒng)

JSS Core創(chuàng)新團隊求助于意大利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打印的碳纖維增強復合聚酰胺粉末。該材料適用于抗沖擊、振動、變形和高溫的應(yīng)用，特別是在汽車領(lǐng)域。

使用Windform SP碳纖維復合材料，JSS能夠在短時間內(nèi)生產(chǎn)出功能性DAB外殼原型，并在一個完整的安全氣囊模塊中進行測試。據(jù)報道，這款材料在高強度和抗沖擊性方面表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，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補充道："原型零件在各種測試條件下都表現(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)點是可以使用具有高機械性能和穩(wěn)定性的增強聚合物。"

△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（NACA）管道。在2018年的Bonneville速度周--一項測試定制陸地車輛的賽車活動中，Victory Motorsport車隊的Streamliner賽車繼續(xù)打破了長期以來的速度記錄。

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的脫氣測試。

最近，CRP技術(shù)擴大了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