Prasowanie na zimno (ang. cold press moulding) to metoda formowania kompozytów w zamkniętej formie złożonej z dwóch części — matrycy i stempla (przeciwformy). Zbrojenie i żywicę umieszcza się w dolnej części formy, a następnie formę zamyka i dociska prasą. Laminat utwardza się w temperaturze otoczenia — stąd „na zimno” — w odróżnieniu od prasowania na gorąco (np. SMC) w podgrzewanych stalowych formach. Metoda wypełnia lukę między laminowaniem ręcznym a produkcją wielkoseryjną.
Na czym polega prasowanie na zimno?
Element powstaje w szczelinie między dwiema częściami formy, dlatego obie jego powierzchnie są gładkie, a grubość jest wyznaczona przez formę, a nie przez rękę laminatora. Nacisk prasy rozprowadza żywicę w zbrojeniu, a jej nadmiar wypływa na obrzeże formy i jest później obcinany. Ciśnienie jest stosunkowo niskie, więc formy nie muszą być stalowe — zwykle wykonuje się je z laminatu wzmocnionego ramą, co czyni je wielokrotnie tańszymi od form do prasowania na gorąco lub wtrysku.
Prasowanie na zimno krok po kroku
- Przygotowanie obu części formy — środek rozdzielający, a w razie potrzeby żelkot na obu połówkach.
- Ułożenie zbrojenia — maty, tkaniny lub gotowe preformy docięte do kształtu elementu.
- Dozowanie żywicy — odmierzona porcja wylewana na zbrojenie w zaplanowany sposób.
- Zamknięcie formy i docisk — żywica rozpływa się i przesyca zbrojenie, a nadmiar wypływa na krawędziach.
- Utwardzanie w temperaturze otoczenia; lekkie podgrzanie form skraca cykl.
- Otwarcie formy, wyjęcie i obcięcie wypływek.
Materiały
Klasyczne prasowanie na zimno łączy żywice poliestrowe z włóknem szklanym w postaci mat i preform — to ekonomiczne rozwiązanie dla osłon, obudów i paneli. Metodą tą można też formować elementy z włókna węglowego na żywicy epoksydowej, gdy potrzebne są dwie gładkie strony i powtarzalna grubość.
Forged carbon — prasowanie ciętego włókna węglowego
Z prasowaniem wiąże się popularny ostatnio forged carbon — materiał z krótkich, ciętych włókien węglowych sprasowanych z żywicą w zamkniętej formie. Włókna układają się chaotycznie, tworząc charakterystyczny wzór przypominający marmur. W produkcji przemysłowej forged carbon powstaje zwykle na gorąco, z ciętego prepregu lub węglowego SMC. W krótkich seriach stosuje się też prasowanie ciętych włókien z żywicą epoksydową w dwuczęściowej formie w temperaturze otoczenia. Forged carbon dobrze wypełnia skomplikowane kształty, ale ze względu na chaotyczny układ włókien ma inne właściwości mechaniczne niż laminat z tkanin.
Zalety prasowania na zimno
- dwie wykończone powierzchnie i powtarzalna grubość,
- powtarzalna masa i wymiary w kolejnych sztukach,
- krótszy cykl niż przy laminowaniu ręcznym — dobra metoda na serie od kilkudziesięciu do kilku tysięcy sztuk,
- formy znacznie tańsze niż do prasowania na gorąco czy wtrysku,
- mniejsza zależność od umiejętności operatora,
- proces zamknięty — mniej emisji niż w laminowaniu otwartym.
Ograniczenia
- potrzebna forma dwuczęściowa i prasa — wyższy koszt startu niż przy formie otwartej,
- wielkość elementu ograniczona wymiarami prasy,
- trudniejsze kształty z głębokim wytłoczeniem i ostrymi narożami, gdzie zbrojenie może się przesunąć lub nie dotrzeć,
- przy złym dozowaniu żywicy — ryzyko niedolanych miejsc,
- przy zbrojeniu z mat udział włókna jest niższy niż w infuzji czy prepregu.
Prasowanie na zimno a inne metody
W porównaniu z laminowaniem ręcznym prasowanie na zimno daje dwie gładkie strony i powtarzalność, ale wymaga droższej formy. Infuzja zapewnia wyższy udział włókna przy jednej formie, lecz zawsze z jedną powierzchnią roboczą. Pokrewne są technologie RTM i RTM light, w których żywicę wprowadza się do zamkniętej formy pod ciśnieniem lub podciśnieniem, zamiast wylewać ją przed zamknięciem. Zestawienie wszystkich metod: technologie produkcji kompozytów — porównanie.
Gdzie stosuje się prasowanie na zimno?
Metoda sprawdza się przy osłonach maszyn, obudowach urządzeń, panelach, elementach pojazdów (błotniki, osłony, pokrywy), elementach wyposażenia wnętrz oraz częściach rowerowych i motocyklowych z forged carbon — wszędzie tam, gdzie potrzebna jest seria powtarzalnych elementów z dwiema estetycznymi stronami.
Najczęstsze pytania
Od jakiej serii opłaca się prasowanie na zimno?
Zależy to od wielkości i kształtu elementu. Zwykle zaczyna się opłacać wtedy, gdy laminowanie ręczne staje się wąskim gardłem produkcji albo gdy obie strony elementu muszą być gładkie — często już przy kilkudziesięciu sztukach.
Czy można prasować na zimno włókno węglowe?
Tak — najczęściej z żywicą epoksydową. Dotyczy to zarówno laminatów z tkanin węglowych, jak i elementów z forged carbon.
Czym jest forged carbon?
To kompozyt z krótkich, ciętych włókien węglowych sprasowanych z żywicą w zamkniętej formie. Ma charakterystyczny, marmurkowy wygląd i dobrze wypełnia skomplikowane kształty.
Czym prasowanie na zimno różni się od RTM?
W prasowaniu żywicę wylewa się na zbrojenie przed zamknięciem formy. W RTM forma jest zamknięta od początku, a żywicę wtłacza się do niej pod ciśnieniem. RTM wymaga sztywniejszej i droższej formy, ale lepiej kontroluje przesycenie.