CN116330640A - 安全气囊的制造方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种安全气囊的制造方法及系统，制造方法包括建立3D打印模型并提供一内模具；根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头与所述内模具的位置关系，并为每个3D打印喷头分配打印任务；控制每个3D打印喷头在所述内模具的外表面执行各自的打印任务以在所述内模具的外表面上形成片层；所有打印任务完成后移除3D打印喷头以及所述内模具以将片层由所述内模具的外表面取下。通过3D打印的方式，直接形成构成气囊的片层，避免了传统工艺中的切割和缝纫的步骤，使得气囊的可靠性得到提高，量产效率得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种气囊的制造方法及系统。
背景技术
在机动车辆中，安全气囊基本上已经成为了必备的部件。目前绝大部分的安全气囊是通过如下的工艺来获得的：首先将织物粒子纺织成纱线；接着将纱线(经线和纬线)通过编织和覆膜涂胶形成布料；随后将布料切割成形状大小合适的裁片；最后缝纫裁片以形成气囊。
现有的工艺中包括了切割和缝纫的步骤，其工艺质量直接影响了安全气囊的安全系数。再者现有工艺还涉及到多种设备的使用，这无疑也提高了生产成本。
发明内容
本发明为了解决现有技术中安全气囊的制造涉及纺织、编织、切割和缝纫等多道工序、且需要购置多种设备、生产成本较高的缺陷，提供一种利用3D打印的安全气囊的制造方法及系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种安全气囊的制造方法，其特点在于，其包括以下步骤：
S1：建立3D打印模型并提供一内模具；
S2：根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头与所述内模具的位置关系，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
S3：控制每个3D打印喷头在所述内模具的外表面执行各自的打印任务以在所述内模具的外表面上形成片层(ply)；
S4：所有打印任务完成后移除3D打印喷头以及所述内模具以将片层由所述内模具的外表面取下。
优选地，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
优选地，所述打印材料包括PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PA(Polyamide，聚酰胺)。
优选地，所述打印温度为300-350℃。
优选地，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。例如在与气体发生器相接触的区域需要气囊有比较大的强度和厚度，因此这些区域需要多次打印。
优选地，步骤S1中还包括在所述内模具的外表面上形成脱模剂的步骤。
优选地，所述内模具由水溶性材料制成，水溶性材料例如聚乙醇或淀粉，步骤S4中，通过将覆盖有片层的内模具至于水中以使得所述内模具溶解来移除所述内模具。
优选地，所述内模具由充满气体的气袋制成，步骤S4中，通过排空气袋中的气体来移除所述内模具。其中，所述气袋由袋状体和袋状体表面涂敷的涂层构成，其中袋状体以尼龙/聚酯等材料制成，表面的涂层可以是硅胶/聚四氟乙烯类材料。气袋需要具备耐热性能，需要满足Hot Rod(热棒)实验450度达到0.5秒以上。气袋内部所填充的气体是不可燃气体，例如氮气。
优选地，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
本发明还提供一种安全气囊的制造系统，其特点在于，其包括：
一内模具；
模型建立单元，用于建立3D打印模型；
喷头设置单元，用于根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头与所述内模具的位置关系，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
执行单元，用于控制每个3D打印喷头在所述内模具的外表面执行各自的打印任务以在所述内模具的外表面上形成片层；以及用于在所有打印任务完成后移除3D打印喷头；以及，
脱模单元，用于移除所述内模具以将片层由所述内模具的外表面取下。
优选地，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
优选地，所述打印材料包括PET和PA。
优选地，所述打印温度为300-350℃。
优选地，所述片层的厚度为0.1～1mm。
优选地，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。这些重叠部分对应了气囊的特定部分，例如与气体发生器相接触的位置，需要有较大的强度和厚度。
优选地，所述制造系统还包括用于在所述内模具的外表面上形成脱模剂的涂敷单元。
优选地，所述内模具由水溶性材料制成，所述脱模单元用于通过将覆盖有片层的内模具至于水中以使得所述内模具溶解来移除所述内模具。水溶性材料例如聚乙醇或淀粉。
优选地，所述内模具由充满气体的气袋制成，所述脱模单元用于通过排空气袋中的气体来移除所述内模具。其中，所述气袋由袋状体和袋状体表面涂敷的涂层构成，其中袋状体以尼龙/聚酯等材料制成，表面的涂层可以是硅胶/聚四氟乙烯类材料。气袋需要具备耐热性能，需要满足Hot Rod(热棒)实验450度达到0.5秒以上。气袋内部所填充的气体是不可燃气体，例如氮气。
优选地，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
本发明还提供一种安全气囊的制造方法，其特点在于，其包括以下步骤：
S1：建立3D打印模型并提供一外模具，所述外模具具有一开口和一中空部；
S2：根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头在所述中空部中的起始位置，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
S3：控制每个3D打印喷头自所述开口进入所述中空部以到达各自的起始位置，并自各自的起始位置起在所述外模具的内表面执行各自的打印任务以在所述外模具的内表面上形成片层(ply)；
S4：打印任务完成后自所述开口移除3D打印喷头以及将片层由所述外模具的内表面取下并自所述开口取出。
优选地，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
优选地，所述打印材料包括PET和PA；和/或，
优选地，所述打印温度为300-350℃。
优选地，所述片层的厚度为0.1～1mm。
优选地，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。例如在与气体发生器相接触的区域需要气囊有比较大的强度和厚度，因此这些区域需要多次打印。
优选地，步骤S1中还包括在所述外模具的内表面上形成脱模剂的步骤。
优选地，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
优选地，步骤S4中打印任务完成后每个3D打印喷头在中空部中的最终位置与所述起始位置不相同。
本发明还提供一种安全气囊的制造系统，其特点在于，其包括：
一外模具，所述外模具具有一开口和一中空部；
模型建立单元，用于建立3D打印模型；
喷头设置单元，用于根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头在所述中空部中的起始位置，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
执行单元，用于控制每个3D打印喷头自所述开口进入所述中空部以到达各自的起始位置，并自各自的起始位置起在所述外模具的内表面执行各自的打印任务以在所述外模具的内表面上形成片层；以及用于在所有打印任务完成后移除3D打印喷头；以及，
脱模单元，用于将片层由所述外模具的内表面取下并自所述开口取出。
优选地，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
优选地，所述打印材料包括PET和PA。
优选地，所述打印温度为300-350℃。
优选地，所述片层的厚度为0.1～1mm。
优选地，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。这些重叠部分对应了气囊的特定部分，例如与气体发生器相接触的位置，需要有较大的强度和厚度。
优选地，所述制造系统还包括用于在所述外模具的内表面上形成脱模剂的涂敷单元。
优选地，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
优选地，打印任务完成后每个3D打印喷头在中空部中的最终位置与所述起始位置不相同。
本发明获得的技术效果是：
通过3D打印的方式，直接形成构成气囊的片层，避免了传统工艺中的切割和缝纫的步骤，使得气囊的可靠性得到提高。同时也简化了气囊的制造工艺，提高了量产的效率。其中，经过实验，3D打印PET纤维的物性参数如表1所示。
表1
附图说明
图1为根据本发明一实施例的使用内模具的安全气囊的制造方法的流程图；
图2为根据本发明一实施例的使用内模具的安全气囊的制造系统的示意图；
图3为根据本发明另一实施例的使用外模具的安全气囊的制造方法的流程图；
图4为根据本发明另一实施例的使用外模具的安全气囊的制造系统的示意图。
具体实施方式
下面根据本发明的具体实施方式并结合附图来进一步说明。
参考图1，介绍本发明一实施例的使用内模具的安全气囊的制造方法及系统。其中，所述安全气囊的制造方法，包括以下步骤：
步骤101：建立3D打印模型并提供一内模具，内模具由水溶性材料制成。例如，水溶性材料可以是聚乙醇或淀粉。
步骤102：为了方便后续的脱模，在内模具的外表面形成脱模剂。脱模剂例如硅油或聚乙二醇等。
步骤103：根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头与所述内模具的位置关系，并为每个3D打印喷头分配打印任务。所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。其中，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
其中，所述打印材料满足湿热老化3000小时之后，在100℃下，断裂强度残留率>80％。本实施例中采用PET，所述打印温度为300-350℃。
为了增强预定部位的强度，使得两个3D打印喷头的打印区域有重叠，由此预定部位经历两次材料打印，厚度和强度得到强化。
步骤104：控制每个3D打印喷头在所述内模具的外表面执行各自的打印任务以在所述内模具的外表面上形成片层。
步骤105：所有打印任务完成后移除3D打印喷头。
步骤106：通过将覆盖有片层的内模具置于水中使内模具溶解，由此获得片层。
相应地，参考图2，本实施例所述的安全气囊的制造系统包括一内模具11；模型建立单元2，用于建立3D打印模型；喷头设置单元3，用于根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头与所述内模具的位置关系，并为每个3D打印喷头分配打印任务；执行单元4，用于控制每个3D打印喷头5在所述内模具11的外表面执行各自的打印任务以在所述内模具的外表面上形成片层6；以及用于在所有打印任务完成后移除3D打印喷头；以及，脱模单元，用于移除所述内模具以将片层由所述内模具的外表面取下。
在另一较佳实施例中，通过采用充满气体(例如氮气)的气袋作为内模具，在移除3D打印喷头之后，通过排空气袋中的气体来移除所述内模具以获得片层。
参考图2，介绍本发明另一实施例的使用外模具的安全气囊的制造方法及系统。
所述制造方法包括以下步骤：
步骤201：建立3D打印模型并提供一外模具，所述外模具具有一开口和一中空部。外模具的材料可以选择金属类制品，如不锈钢材料。
步骤202：在外模具的内表面形成脱模剂。例如，采用脱模剂喷头进行外模具内表面的脱模剂均匀喷洒，使外模具内表面被涂敷有脱模剂，也可以人工进行脱模剂的手动涂敷。
步骤203：根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头在所述中空部中的起始位置，并为每个3D打印喷头分配打印任务。其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
在本实施例中，打印材料为PA，3D打印喷头将打印材料加热至350℃呈高温熔融的状态后覆盖于外模具的内表面上，经过冷却降温后固化成为片层的一部分。
步骤204：控制每个3D打印喷头自所述开口进入所述中空部以到达各自的起始位置，并自各自的起始位置起在所述外模具的内表面执行各自的打印任务以在所述外模具的内表面上形成片层。
其中，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。对于某些预定位置，例如与气体发生器连接的位置，为了强化气囊的强度，多个3D打印喷头均在这些位置执行打印任务，及这些位置经过多次打印而具有较厚的厚度。
步骤205：打印任务完成后自所述开口移除3D打印喷头。打印任务完成后每个3D打印喷头在中空部中的最终位置与所述起始位置不相同。
步骤206：将片层由所述外模具的内表面取下并自所述开口取出。例如手工取出，或者用吸取式装置自动取下片层。
相应地，参考图4，本实施例所述的安全气囊的制造系统，包括：一外模具12，所述外模具12具有一开口121和一中空部；模型建立单元2，用于建立3D打印模型；喷头设置单元3，用于根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头在所述中空部中的起始位置，并为每个3D打印喷头分配打印任务；执行单元4，用于控制每个3D打印喷头5自所述开口进入所述中空部以到达各自的起始位置，并自各自的起始位置起在所述外模具的内表面执行各自的打印任务以在所述外模具的内表面上形成片层6；以及用于在所有打印任务完成后移除3D打印喷头；以及，脱模单元，用于将片层由所述外模具的内表面取下并自所述开口121取出。图2中以两个3D打印喷头为例，执行单元4和其中一个3D打印喷头之间的连线表示两者之间的信号关系(为了图示的简洁，省略了执行单元和另一个3D打印喷头之间的信号关系的示意)，具体的，执行单元可以被配置为操控3D打印喷头的机械手。
所述制造系统还包括用于在所述外模具的内表面上形成脱模剂的涂敷单元。脱模剂例如硅油或聚乙二醇等。涂敷单元例如采用脱模剂喷头进行外模具内表面的脱模剂均匀喷洒，使外模具内表面被涂敷有脱模剂。在其他实施例中，脱模剂也可以被手动涂敷。
与传统的编制裁剪制造气囊不同的是，通过3D打印的方式使得气囊一次成型，简化了制造流程，切割缝纫步骤的省略也进一步保证了气囊的可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (30)
1.一种安全气囊的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1：建立3D打印模型并提供一内模具；
S2：根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头与所述内模具的位置关系，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
S3：控制每个3D打印喷头在所述内模具的外表面执行各自的打印任务以在所述内模具的外表面上形成片层；
S4：所有打印任务完成后移除3D打印喷头以及所述内模具以将片层由所述内模具的外表面取下。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述打印材料包括PET和PA；和/或，
所述打印温度为300-350℃。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤S1中还包括在所述内模具的外表面上形成脱模剂的步骤。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述内模具由水溶性材料制成，步骤S4中，通过将覆盖有片层的内模具至于水中以使得所述内模具溶解来移除所述内模具。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述内模具由充满气体的气袋制成，步骤S4中，通过排空气袋中的气体来移除所述内模具。
8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
9.一种安全气囊的制造系统，其特征在于，其包括：
一内模具；
模型建立单元，用于建立3D打印模型；
喷头设置单元，用于根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头与所述内模具的位置关系，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
执行单元，用于控制每个3D打印喷头在所述内模具的外表面执行各自的打印任务以在所述内模具的外表面上形成片层；以及用于在所有打印任务完成后移除3D打印喷头；以及，
脱模单元，用于移除所述内模具以将片层由所述内模具的外表面取下。
10.如权利要求9所述的制造系统，其特征在于，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
11.如权利要求10所述的制造系统，其特征在于，所述打印材料包括PET和PA；和/或，
所述打印温度为300-350℃；和/或，
所述片层的厚度为0.1～1mm。
12.如权利要求9所述的制造系统，其特征在于，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。
13.如权利要求9所述的制造系统，其特征在于，所述制造系统还包括用于在所述内模具的外表面上形成脱模剂的涂敷单元。
14.如权利要求9所述的制造系统，其特征在于，所述内模具由水溶性材料制成，所述脱模单元用于通过将覆盖有片层的内模具至于水中以使得所述内模具溶解来移除所述内模具。
15.如权利要求9所述的制造系统，其特征在于，所述内模具由充满气体的气袋制成，所述脱模单元用于通过排空气袋中的气体来移除所述内模具。
16.如权利要求9所述的制造系统，其特征在于，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
17.一种安全气囊的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1：建立3D打印模型并提供一外模具，所述外模具具有一开口和一中空部；
S2：根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头在所述中空部中的起始位置，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
S3：控制每个3D打印喷头自所述开口进入所述中空部以到达各自的起始位置，并自各自的起始位置起在所述外模具的内表面执行各自的打印任务以在所述外模具的内表面上形成片层；
S4：打印任务完成后自所述开口移除3D打印喷头以及将片层由所述外模具的内表面取下并自所述开口取出。
18.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
19.如权利要求18所述的制造方法，其特征在于，所述打印材料包括PET和PA；和/或，
所述打印温度为300-350℃；和/或，
所述片层的厚度为0.1～1mm。
20.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。
21.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，步骤S1中还包括在所述外模具的内表面上形成脱模剂的步骤。
22.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
23.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，步骤S4中打印任务完成后每个3D打印喷头在中空部中的最终位置与所述起始位置不相同。
24.一种安全气囊的制造系统，其特征在于，其包括：
一外模具，所述外模具具有一开口和一中空部；
模型建立单元，用于建立3D打印模型；
喷头设置单元，用于根据所述3D打印模型确定3D打印喷头的数量以及每个3D打印喷头在所述中空部中的起始位置，并为每个3D打印喷头分配打印任务；
执行单元，用于控制每个3D打印喷头自所述开口进入所述中空部以到达各自的起始位置，并自各自的起始位置起在所述外模具的内表面执行各自的打印任务以在所述外模具的内表面上形成片层；以及用于在所有打印任务完成后移除3D打印喷头；以及，
脱模单元，用于将片层由所述外模具的内表面取下并自所述开口取出。
25.如权利要求24所述的制造系统，其特征在于，其中所述打印任务包括以下信息中的至少一种：打印材料、打印温度、每个打印位置的出料速率和3D打印喷头的移动轨迹。
26.如权利要求25所述的制造系统，其特征在于，所述打印材料包括PET和PA；和/或，
所述打印温度为300-350℃；和/或，
所述片层的厚度为0.1～1mm。
27.如权利要求24所述的制造系统，其特征在于，至少两个3D打印喷头的打印区域有重叠。
28.如权利要求24所述的制造系统，其特征在于，所述制造系统还包括用于在所述外模具的内表面上形成脱模剂的涂敷单元。
29.如权利要求24所述的制造系统，其特征在于，每个3D打印喷头在至少两个相互垂直的方向上是可线性移动的并且每个3D打印喷头的喷射方向是可调节的。
30.如权利要求24所述的制造系统，其特征在于，打印任务完成后每个3D打印喷头在中空部中的最终位置与所述起始位置不相同。
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