Nel mondo dell’automotive la sicurezza riveste un ruolo fondamentale. Nel corso degli anni, grazie allo sviluppo di dispositivi sempre più innovativi e tecnologici, questo importante settore ha fatto passi da gigante. Ogni giorno sono milioni gli automobilisti alla guida di vetture di ogni tipologia, dotate di impianti di sicurezza. Tra questi, l'airbag, uno strumento che ha rivoluzionato la sicurezza, si distingue come una delle invenzioni più significative.
Che cos'è l'airbag e come funziona
L’Airbag è un dispositivo di sicurezza passiva, che viene installato nel volante, nella plancia o nei sedili. Essenzialmente, si tratta di un pallone piatto di materiale leggero - solitamente nylon, resistente ed elastico - che si gonfia automaticamente in caso di urto più o meno violento. La definizione tecnica di questo dispositivo di sicurezza in dotazione a un autoveicolo è quella di una sacca che si gonfia in caso d'incidente stradale, proteggendo il passeggero dagli urti. È spesso chiamato anche "cuscino salvavita".
Il cuore del sistema è un sensore che rileva la decelerazione dovuta all’urto e attiva automaticamente il detonatore. Quest’ultimo, a sua volta, innesca la capsula esplosiva che fa gonfiare l’Airbag in 30 massimo 50 millesimi di secondo. Con l’accensione, si crea un’esplosione che gonfia l’airbag mentre la testa e il torace degli occupanti si stanno spostando in avanti, rallentando il loro moto più dolcemente rispetto all’impatto con la plancia o contro lo sterzo. L’airbag è dotato di fori posteriori attraverso i quali il gas esce lentamente subito dopo aver gonfiato il pallone, ammorbidendo la superficie d’impatto.
La centralina elettronica: il cervello del sistema
Nel delicato sistema che permette all’Airbag di svolgere il suo lavoro, la centralina elettronica riveste un ruolo di fondamentale importanza. Questa è stata sviluppata per la primissima volta quarant’anni fa da Bosch e Daimler-Benz, pionieri nel campo dell’elettronica associata alla sicurezza dei veicoli, che hanno lavorato insieme per la produzione della prima centralina elettronica per Airbag al mondo. Si calcola che dal loro ingresso nel mercato, gli Airbag e le centraline elettroniche di Bosch abbiano contribuito a salvare oltre 90mila vite in tutto il mondo.
La centralina ha il compito di individuare l’incidente, di capirne la gravità e le caratteristiche. Arrivano continuamente dati da un’ampia gamma di sensori, principalmente sensori di pressione e sensori di accelerazione interna ed esterna. Il sistema comunica anche con i pretensionatori delle cinture di sicurezza, poiché, diversamente, gli airbag sarebbero inutili.
Airbag | Come funzionano?
Le origini storiche: dall'aereo all'automobile
L’antenato dell’airbag è l’inflatable crash landing device for airplane (‘congegno gonfiabile per aeroplani in caso di incidente in fase di atterraggio’), progettato da Arnold Whitmer durante la Seconda Guerra mondiale e brevettato nel 1947. Questa prima invenzione era risultata però poco pratica, perché la velocità degli aerei in fase di atterraggio rendeva comunque letale l’eventuale impatto del passeggero con il pallone gonfiato.
Inutile per gli aeroplani, il congegno poteva risultare ben più efficace sulle automobili. L’idea fu sviluppata e brevettata da John W. Hetrick nel 1953, in seguito a un incidente - per fortuna senza conseguenze - in cui fu coinvolta la figlia. Sebbene Hetrick avesse proposto il suo "dispositivo di sicurezza a cuscino per autoveicoli" a molte Case americane senza ricevere risposte, queste iniziarono a sperimentare in proprio, incuriosite dall'idea. Il brevetto originale di Hetrick arrivò a scadenza nel 1970, proprio poco prima che la General Motors decidesse di utilizzare l'airbag su alcuni modelli come la Oldsmobile Toronado nel 1973.
La diffusione globale e l'obbligatorietà
Attestato sui giornali italiani almeno dal 1970, il termine "airbag" iniziò a rimbalzare sui quotidiani con la notizia dell'entrata in vigore negli Stati Uniti di una legge dell'Ente Federale per la Sicurezza Stradale che rendeva obbligatoria la presenza dell'airbag su tutti gli autoveicoli. Il 1° ottobre 1989 divenne una data storica per la sicurezza stradale, poiché la legge americana impose il dispositivo su tutti i nuovi veicoli.
In Europa, la Mercedes è stata all’avanguardia nella sperimentazione e nell’adattamento del dispositivo ai suoi modelli. Per tutti gli anni Ottanta, comunque, l’airbag è stato considerato un accessorio di lusso. Solo nel Terzo Millennio l’airbag si è guadagnato la piena fiducia degli automobilisti, grazie all’introduzione di migliorie nel funzionamento e alla consapevolezza che le cinture di sicurezza restano essenziali: l’airbag non ha sostituito né le cinture né i poggiatesta, ma lavora in sinergia con essi.
Evoluzione generazionale e diversificazione
La ricerca per migliorare gli airbag è continua. Dalla prima generazione, pensata per occupanti che indossano le cinture, si è passati alla seconda generazione, definita "a decompressione", che riduceva la forza d'impatto. L'airbag di terza generazione è quello "a doppio stadio" o "intelligente", in grado di regolare la forza di espansione basandosi sui dati dei sensori. Oggi siamo arrivati all'Advanced Airbag di quarta generazione, che utilizza sensori sul sedile per rilevare posizione, corporatura e peso del passeggero.
Le varianti sono numerose:
- Airbag frontali: Classici per guidatore e passeggero.
- Airbag laterali: Escono dalle portiere e sono pensati per proteggere in caso di impatti laterali.
- Airbag a tendina: Proteggono la testa in caso di ribaltamento o urto laterale.
- Airbag per le ginocchia: Piccoli dispositivi situati sotto il volante per salvaguardare le gambe del guidatore.
Tecnologie di gonfiaggio e materiali
Il sistema di gonfiaggio è un capolavoro di ingegneria chimica. Esistono tre tipologie principali:
- Pirotecnici: Utilizzano sostanze chimiche (spesso azoturo di sodio) che, tramite una reazione esplosiva innescata elettricamente, producono gas. Una rete metallica raffredda i gas e blocca le particelle solide prima che entrino nel sacco.
- Ibridi: Più veloci dei pirotecnici, sono preferiti per gli airbag laterali dove lo spazio tra l'occupante e la portiera è ridotto.
- Dual stage: Costituiti da una coppia di sistemi in un unico sacco, permettendo alla centralina di scegliere se gonfiare parzialmente (per passeggeri leggeri) o completamente il dispositivo.
Oltre l'automobile: nuove applicazioni
L'airbag non è più un uso esclusivo delle automobili. Nelle attività sportive come il motociclismo o l’equitazione, il rischio di incidenti è all’ordine del giorno, e gli airbag vengono inseriti all’interno di gilet e giubbotti tecnici. Nel 2013 è stata approvata la normativa EN 1621-4 che prevede una serie di test rigorosi per l’omologazione degli airbag da moto.
Esistono persino airbag per ciclisti. Un esempio è l'Hövding, nato da un progetto di due studentesse svedesi. Si tratta di un collare ergonomico che si apre come un airbag solo in caso di necessità, proteggendo la testa del ciclista meglio di un casco tradizionale. Anche il futuro dell'automobile punta all'esterno: Volvo ha sviluppato un airbag esterno per pedoni, posizionato tra il cofano e il parabrezza, che si attiva rilevando un impatto imminente per proteggere le parti più vulnerabili del corpo umano.
Il ruolo della produzione di precisione
Per soddisfare la rapida crescita della domanda globale di prodotti airbag avanzati, i fornitori sono alla ricerca di tecnologie all'avanguardia. Sempre più produttori scelgono macchine per il taglio laser per garantire che ogni componente dell'airbag sia realizzato con standard di precisione assoluti. La produzione si è evoluta drasticamente: mentre le prime centraline erano composte da oltre 170 pezzi, le generazioni attuali ne montano la metà, aumentando affidabilità e velocità di risposta. Il numero di crash test effettuati dai produttori è passato da pochi campioni negli anni Settanta a 1,8 milioni di simulazioni nel 2021, a testimonianza di quanto la tecnologia sia diventata sofisticata.