Zusammenfassung

Das Stanzverfahren für Airbag-Komponenten ist ein hochpräziser Fertigungsprozess, der darauf ausgelegt ist, sicherheitsrelevante Teile wie Gehäuse für Gasgeneratoren, Berstdisken und Diffusoren herzustellen. Da diese Bauteile beim Auslösen als Hochdruckbehälter fungieren, verwenden Hersteller hauptsächlich tiefziehstanzen und progressiver Stanzstempel techniken, um die strukturelle Integrität und eine dichte Versiegelung sicherzustellen. Übliche Werkstoffe sind kaltgewalzter Stahl 1008 und hochfester, niedriglegierter Stahl (HSLA), die aufgrund ihres optimalen Verhältnisses von Duktilität und Zugfestigkeit gewählt werden.

Erfolg in diesem Bereich erfordert die strikte Einhaltung der IATF-16949-Normen, eine Null-Fehler-Qualitätskontrolle sowie fortschrittliche Werkzeuge, die in der Lage sind, enge Toleranzen (häufig ±0,05 mm) bei Serienproduktion zu gewährleisten. Der Prozess zeichnet sich durch rigorose Prüfungen im Werkzeug aus, einschließlich Drucküberwachung und optischer Inspektion, um zuverlässige Leistung in lebensrettenden Situationen zu garantieren.

Kritische Komponenten: Welche Teile werden gestanzt?

Das Airbag-Modul ist eine Baugruppe aus hochentwickelten metallischen Einzelteilen, von denen jedes eine spezifische Funktion während der Auslöseabfolge erfüllt. Im Gegensatz zu allgemeinen Karosseriestanzteilen müssen diese Teile explosionsartigen Druck aushalten, ohne zu zerbrechen.

Aufblasgehäuse und -behälter

Das Aufblasgehäuse ist im Wesentlichen ein Druckbehälter. Diese zylindrischen Komponenten, die hauptsächlich durch tiefziehstanz gefertigt werden, beinhalten den chemischen Treibstoff. Der Stanzprozess muss einen nahtlosen Behälter erzeugen, der eine gleichmäßige Wandstärke aufweist, um ein Reißen an der falschen Stelle während der Aufblasung verhindert. Zu den Varianten gehören Fahrerseite (Lenkrad) und Beifahrerseite.

Berstscheiben

Berstscheiben sind präzise kalibrierte Druckentlastungsventile. Wie bereits erwähnt wurde, werden diese dünnen Metallmembranen beim Stanzen entlang bestimmter Linien angeritzt oder geschwächt, sodass sie sich genau bei einem definierten Druckwert sofort öffnen. Dieser kontrollierte Versagensmechanismus ermöglicht es dem Gas, den Airbag innerhalb von Millisekunden zu füllen, und verhindert gleichzeitig eine Überdruckbelastung. IMS Buhrke-Olson gefertigt werden, beinhalten den chemischen Treibstoff. Der Stanzprozess muss einen nahtlosen Behälter erzeugen, der eine gleichmäßige Wandstärke aufweist, um ein Reißen an der falschen Stelle während der Aufblasung verhindert. Zu den Varianten gehören Fahrerseite (Lenkrad) und Beifahrerseite.

Diffusoren und Siebe

Sobald das Gas freigesetzt wird, strömt es durch gestanzte Diffusoren und Filtersiebe. Diffusoren, die häufig aus dem Werkstoff 1008 (kaltgewalzter Stahl) hergestellt sind, verteilen den Gasstrom gleichmäßig, um den Airbag symmetrisch aufzublasen. Filtersiebe, meist aus dem Werkstoff 304 (Edelstahl) gestanzt, fangen Partikel ab und kühlen das expandierende Gas, um das Airbag-Gewebe vor thermischen Schäden zu schützen.

Fertigungsverfahren: Tiefziehen vs. Stanzform

Die Auswahl des richtigen Fertigungsverfahrens hängt von der Geometrie und Funktion der Komponente ab. Bei Airbagsystemen haben sich zwei dominierende Techniken herausgebildet: Tiefziehen für die Gehäuseherstellung und Stanzformprägung für komplexe Baugruppenmerkmale.

Tiefziehen für die Druckdichtigkeit

Das Tiefziehen ist entscheidend für die Herstellung der oben beschriebenen nahtlosen Treibladungsgehäuse. Bei diesem Verfahren wird ein flacher Metallrohling in einen Formhohlraum gezogen, um eine hohle Form zu erzeugen, bei der die Tiefe den Durchmesser übersteigt. Die entscheidende ingenieurtechnische Herausforderung besteht hier darin, den Materialfluss so zu steuern, dass eine wanddickenreduzierung vermieden wird. Wenn sich das Metall an der Radiusstelle zu stark ausdehnt, wird das Gehäuse zu einer Schwachstelle, die bei einem Unfall katastrophal versagen könnte.

Progressives Stanzprägen für komplexe Geometrien

Für Komponenten wie Haltebracket und Dichtungen bietet das progressive Stanzprägen Geschwindigkeit und geometrische Komplexität. Die Fallstudie von ESI zu Knierairbag-Dichtungen zeigt den Einsatz eines 24-Stationen-Progressivwerkzeugs zur Herstellung von Teilen mit 0,1-mm-Toleranzen. Bei diesem Verfahren wird ein Metallband durch mehrere Stationen geführt – wobei Schneiden, Biegen und Formen gleichzeitig erfolgen – um Fertigteile mit einer Produktionsrate von über einer Million Einheiten pro Jahr herzustellen.

Hersteller stehen häufig vor der Herausforderung, diese komplexen Prozesse vom ersten Validierungsschritt bis zur Serienproduktion hochzuskalieren. Unternehmen wie Shaoyi Metal Technology gehen dieses Problem an, indem sie umfassende Stanzlösungen anbieten, die die Lücke zwischen schnellem Prototyping (z. B. 50 Einheiten zur Prüfung) und der Hochvolumenfertigung schließen und sicherstellen, dass kritische Komponenten wie Querlenker und Subrahmen ebenso wie Airbagteile die weltweiten OEM-Standards erfüllen.

Moderne Servopresstechnologie

Moderne Airbag-Prägung nutzt ebenfalls Servopressentechnologie, um die besonderen Belastungen des Verfahrens zu bewältigen. Herkömmliche Pressen haben oft Schwierigkeiten mit den hohen Stoßbelastungen, die beim Stanzen von hochfesten Stählen entstehen. Kyntronics weist darauf hin dass eine servogesteuerte Aktuation eine präzise Kraft- und Positionsregelung ermöglicht, wodurch Qualitätskontrollen während des Prozesses erfolgen können, um Fehler bereits während des Hubes zu erkennen, statt erst bei der Endprüfung nach der Produktion.

Werkstoffkunde: Stahlsorten und Umformbarkeit

Die Werkstoffauswahl beim Airbag-Bauteilstanzen ist ein Kompromiss zwischen Umformbarkeit (für die Fertigung) und hoher Zugfestigkeit (für die Sicherheit).

• stahl 1008 kaltgewalzt: Nach Metallfluss , dies ist der Standardwerkstoff der Branche für Treibhausgehäuse und Diffusoren. Er bietet ausgezeichnete Duktilität, was tiefes Ziehen ohne Rissbildung ermöglicht, und gleichzeitig ausreichende Festigkeit für das fertige Bauteil.
• Hochfester niedriglegierter (HSLA-)Stahl: Wird für strukturelle Bauteile wie Endkappen und Montagehalterungen verwendet, die unter Belastung formstabil bleiben müssen. HSLA-Sorten weisen eine höhere Streckgrenze als Baustahl auf, erfordern jedoch Pressen mit höherer Tonnage zum Umformen.
• Tiefziehgüte (DDQ) Stahl: Für Bauteile mit extremen Tiefenzu-Durchmesserverhältnissen wird DDQ-Stahl spezifiziert, um das Risiko von Rissen während des Umformprozesses zu minimieren.
• edelstahl 304: Wird hauptsächlich für Filtersiebe und innere Komponenten verwendet, die Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität gegenüber dem heißen Gas des Inflators aufweisen müssen.

Konstruktionsherausforderungen und Qualitätssicherung

Die „Null-Fehler“-Vorgabe in der Airbag-Herstellung ist kein Schlagwort; sie ist eine wörtliche Anforderung. Ein einziger Fehler im Feld kann tödliche Folgen und massive Rückrufaktionen nach sich ziehen. Daher verlagert sich der ingenieurtechnische Fokus stark auf prädiktive Modellierung und Inline-Validierung.

Beherrschung von Springback und Kaltverfestigung

Wenn Hersteller auf stärkere Materialien setzen, um das Gewicht zu reduzieren, treten Phänomene wie Federrücklauf (die Rückkehr des Metalls zur ursprünglichen Form nach dem Umformen) stärker in Erscheinung. Fortschrittliche Simulationssoftware (Finite-Elemente-Analyse oder FEA) ist zwingend erforderlich, um dieses Verhalten vorherzusagen und es bereits in der Werkzeugauslegung auszugleichen. Zudem führt das Tiefziehen zu Kaltverfestigung, bei der das Metall beim Umformen spröde wird. Prozessingenieure müssen Zuggeschwindigkeiten und Schmierung sorgfältig steuern, um die Duktilität des Materials aufrechtzuerhalten.

Integrierte Sensoren und Validierung im Werkzeug

Hochwertige Hersteller integrieren die Qualitätssicherung direkt in die Stanzform. Technologien wie druckprüfung im Werkzeug und sichtprüfung sicherzustellen, dass jedes Teil vor Verlassen der Presse überprüft wird. Bei Berstdisken ist Konsistenz von größter Bedeutung; die Einschnitttiefe muss im Mikrometerbereich kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass die Scheibe exakt beim vorgesehenen Druck bricht. Jede Abweichung führt sofort zum Stopp der Maschine, wodurch verhindert wird, dass fehlerhafte Teile in die Lieferkette gelangen.

Präzision rettet Leben

Das Stanzen von Airbagkomponenten steht am Schnittpunkt von Hochvolumen-Fertigung und absoluter ingenieurtechnischer Präzision. Von der tiefgezogenen Integrität der Inflatorengehäuse bis hin zur kalibrierten Freigabe der Berstdisken wird jeder Prozessschritt durch strenge Sicherheitsstandards geregelt. Für Automobil-OEMs bedeutet die Auswahl eines Stanzpartners nicht nur die Prüfung der Presskapazität, sondern auch deren Fähigkeit, fortschrittliche Metallurgie, Simulation und inline Qualitätsverifikation in einen reibungslosen Produktionsablauf zu integrieren.

Häufig gestellte Fragen

1. Welche primären Arten des Metallstanzens werden für Airbags verwendet?

Die beiden primären Methoden sind tiefziehstanzen und progressive Stanztechnik . Tiefziehen wird für hohle, zylindrische Teile wie Inflator-Gehäuse verwendet, da dadurch ein nahtloser, druckfester Behälter entsteht. Das Stanzprägen mit progressiver Werkzeugstempel wird für komplexe Bauteile mit mehreren Merkmalen wie Halterungen, Dichtungsringe und Diffusoren eingesetzt und ermöglicht die Hochgeschwindigkeitsproduktion komplizierter Geometrien.

2. Welche Materialien werden am häufigsten beim Airbag-Stanzen verwendet?

1008 Kaltgewalzter Stahl wird aufgrund seiner hervorragenden Umformbarkeit häufig für Gehäuse und Diffusoren verwendet. edelstahl 304 ist verbreitet bei Sieben und Filtern, die Wärme- und Korrosionsbeständigkeit erfordern. HSLA (Hochfester niedriglegierter Stahl) stahl wird für strukturelle Bauteile verwendet, die eine höhere Zugfestigkeit benötigen, um den Belastungen beim Auslösen standzuhalten.

3. Warum sind Berstscheiben in Airbag-Systemen kritisch?

Berstscheiben fungieren als präzise Druckentlastungsventile. Sie werden mit spezifischen Rilllinien oder Dicken gestanzt, sodass sie bei einem vorgegebenen Druck bersten. Dadurch wird sichergestellt, dass der Airbag im Falle einer Kollision mit der richtigen Geschwindigkeit und Kraft aufgeht. Liegt die Stanztoleranz falsch, könnte der Airbag zu langsam auslösen oder explodieren und Verletzungen verursachen.