Wielu konstruktorów projektuje części z kompozytu tak, jak projektowałoby je z metalu — a potem okazuje się, że elementu nie da się wyjąć z formy, tkanina nie układa się w narożnikach, a otwory montażowe pękają. Projektowanie części z kompozytu rządzi się własnymi zasadami. Poniżej najważniejsze z nich — warto o nich pamiętać, zanim model 3D trafi do wyceny.

Pochylenia ścian (kąty wyjęcia)

Ścianki prostopadłe do powierzchni formy utrudniają wyjęcie elementu i niszczą formę. Każda ścianka powinna mieć pochylenie — zwykle przynajmniej 1–3°, a przy głębokich elementach i powierzchniach matowych więcej. Brak pochyleń to jedna z najczęstszych przyczyn przeprojektowania części.

Promienie zamiast ostrych narożników

Tkanina nie ułoży się w ostrym narożniku wewnętrznym — powstanie tam pusta przestrzeń wypełniona żywicą albo pęcherz. Na narożnikach zewnętrznych włókna łatwo się przecierają. Dlatego naroża i krawędzie projektuje się z promieniami — im większymi, tym lepiej układa się tkanina i tym mocniejszy jest element. Promienie rzędu kilku milimetrów to rozsądne minimum dla większości tkanin.

Podcięcia i linia podziału

Podcięcie to fragment kształtu, który „zahacza” o formę przy wyjmowaniu. Każde podcięcie oznacza formę dzieloną, a więc wyższy koszt i widoczny ślad linii podziału na elemencie. Jeśli podcięcie nie jest konieczne dla funkcji — warto z niego zrezygnować. Jeśli jest konieczne — dobrze od razu wskazać, gdzie linia podziału może przebiegać, żeby nie wypadła na powierzchni widocznej. Więcej o formach: jak powstaje forma do laminowania.

Jedna strona dokładna

W formie otwartej dokładna i gładka jest tylko strona od formy. Druga strona ma tolerancję grubości laminatu. Dlatego wymiary krytyczne — powierzchnie przylegania, bazy montażowe — najlepiej definiować po stronie formy. Jeśli obie strony muszą być dokładne, potrzebna jest forma zamknięta, np. do prasowania lub RTM.

Grubość ścianki i sztywność

Laminat buduje się z warstw o określonej grubości, więc ścianka ma grubość „schodkową”. Zmiany grubości powinny być łagodne — warstwy kończy się stopniowo, a nie w jednym miejscu. Sztywność lepiej uzyskać kształtem (przetłoczenia, żebra, profil zamknięty) albo konstrukcją przekładkową z rdzeniem niż samym pogrubianiem laminatu — to zwykle lżejsze i tańsze.

Kierunki włókien

Kompozyt jest anizotropowy — jego wytrzymałość zależy od kierunku. Jeśli wiesz, jak element jest obciążony (zginanie, skręcanie, rozciąganie), warto to opisać w zapytaniu. Pozwoli to ułożyć włókna tam, gdzie pracują, zamiast „na wszelki wypadek” pogrubiać cały element.

Otwory, inserty i łączenie z metalem

  • otwory najczęściej wierci się po wyjęciu elementu z formy; wokół otworów pod śruby laminat się lokalnie wzmacnia,
  • gwinty wykonuje się w wklejanych lub zalaminowanych tulejach i insertach — gwint nacięty bezpośrednio w laminacie jest słaby,
  • połączenia klejone często są lepsze od śrubowych, bo rozkładają obciążenie na większej powierzchni,
  • styk z aluminium wymaga izolacji (np. warstwy szkła), żeby uniknąć korozji galwanicznej (więcej: tkaniny hybrydowe).

Naddatek na obróbkę

Krawędzie laminatu po wyjęciu z formy są nierówne i obcina się je na wymiar. Forma powinna więc wychodzić poza obrys elementu, a na rysunku warto zaznaczyć, które krawędzie są wymiarowe.

Lista kontrolna przed wysłaniem modelu

  • pochylenia na wszystkich ścianach,
  • promienie na narożach i krawędziach,
  • podcięcia tylko tam, gdzie są konieczne,
  • wymiary krytyczne po stronie formy,
  • informacja o obciążeniach i warunkach pracy,
  • zaznaczone miejsca montażu, otwory i inserty,
  • wskazana powierzchnia widoczna.

Pełną listę informacji potrzebnych do wyceny znajdziesz w artykule jak przygotować zapytanie o element z kompozytu.

Najczęstsze pytania

Jakie pochylenie ścianek zastosować w elemencie z kompozytu?

Zwykle co najmniej 1–3°. Głębokie elementy i powierzchnie z fakturą wymagają większych pochyleń.

Czy można naciąć gwint bezpośrednio w laminacie węglowym?

Można, ale taki gwint jest słaby i łatwo go zniszczyć. Lepiej zastosować wklejaną lub zalaminowaną tuleję gwintowaną.

Czy model przygotowany pod druk 3D lub frezowanie nada się do kompozytu?

Często wymaga poprawek: dodania pochyleń, promieni, zmiany grubości ścianek i miejsc montażu. Warto przygotować go pod technologię kompozytową — najlepiej razem z wykonawcą, przed wyceną.