Metoda reaktywnego formowania wtryskowego RIM (ang. Reactive Injection Moulding) budzi coraz większe zainteresowanie projektantów przemysłowych, inżynierów mechaniki i producentów części z tworzywa sztucznego. Niskie koszty produkcji, doskonała jakość i trwałość poliuretanowego tworzywa, z którego wytwarzane są części, duża ich wytrzymałość, a jednocześnie niewielki ciężar, swoboda projektowania znacznie bardziej wymyślnych i większych kształtów niemożliwych do osiągnięcia innymi metodami – to tylko niektóre z zalet technologii RIM.

Technika ta została opracowana przez chemiczno-farmaceutyczną firmę Bayer AG już pod koniec lat 60. XX w., jednak na znaczeniu zyskała kilka lat później, gdy rozwijający się przemysł motoryzacyjny zaczął w latach 70. intensywnie wykorzystywać RIM do wytwarzania paneli nadwozia, m.in. w produkcji aut słynnej amerykańskiej marki Pontiac. dziś unikalne walory tej metody doceniane są nie tylko w branży motoryzacyjnej, lecz także przez wytwórców urządzeń medycznych, sprzętu AGD, produktów sportowych, maszyn, elementów konstrukcyjnych i elektroniki.

Reaktywnie taniej

Na czym polega wyjątkowość tego rozwiązania? W technice RIM zamiast gotowego granulatu do formy wstrzykiwana jest mieszanka ciekłego prepolimeru lub monomeru oraz środka powodującego polimeryzację. Ciekłe żywice poliuretanowe nie potrzebują już upłynniania, co pozwala na formowanie elementów pod niższym ciśnieniem i w temperaturze otoczenia. Niska lepkość płynów wykorzystanych w tym procesie, temperatura obróbki (30-40°C) i ciśnienie formowania wewnętrznego (3-10 barów) umożliwiają wytwarzanie dużych i lekkich detali o bardziej złożonych kształtach i cieńszych ściankach niż przy wtrysku tradycyjnym. Czynniki te sprawiają też, że proces produkcji elementów jest znacznie bardziej ekonomiczny niż w przypadku klasycznych odlewów. Do produkcji potrzebna jest mniejsza ilość energii, sprzętu i przestrzeni, a sam proces jest w większym stopniu zautomatyzowany i znacznie szybszy.

Dużym plusem jest stosowanie form z tańszych materiałów niż stal, np. odlewów aluminiowych czy niklowych. Ma to niebagatelne znaczenie w produkcji prototypów i krótkich serii elementów, w której RIM sprawdza się szczególnie dobrze. Zastosowanie alternatywnej metody formowania wtryskowego zmniejsza też ryzyko finansowe: narzędzia niskociśnieniowe są ekonomiczne w modyfikacji, a więc możliwe jest szybkie wprowadzanie zmian w projekcie w zależności od sukcesu rynkowego produktu.

Od błotników do deskorolek

Potencjał wykorzystania technologii RIM zwiększył się znacząco, od kiedy masę wytwarzaną metodą reaktywną zaczęto wzmacniać przez dodanie mielonego szkła i wypełniaczy mineralnych. Dzięki tym dodatkom udało się w znacznym stopniu poprawić jeden z najważniejszych parametrów wytwarzanych części – twardość. Odmiana technologii reaktywnego formowania wtryskowego – RRIM (ang. Reinforced Reactive Injection Moulding) znalazła szczególne uznanie wśród producentów części motoryzacyjnych, dla których tworzywa o dobrej naturalnej sztywności są materiałem bardzo pożądanym. Nic więc dziwnego, że Ford Motor Co. już w latach 80. zaczął używać wzmocnionej technologii formowania w pro dukcji błotników do modelu Fairmont, a inni gracze rynku samochodowego szybko poszli w jego ślady.

W procesie RRIM krótkie włókna lub płatki zbrojenia łączone są bezpośrednio w procesie reakcji. Na nieco innej zasadzie opiera się inna ciekawa odmiana reaktywnego formowania wtryskowego – SRIM (ang. Structural Reactive Injection Moulding) wykorzystująca kompozyty strukturalne. Użycie preform z metalu, tworzywa sztucznego lub szkła wzmacnia strukturę, sztywność i wytrzymałość elementów, a także nadaje im efekt trójwymiarowości, co znacząco rozszerza spektrum ich zastosowań. Zalety techniki SRIM wykorzystują dziś producenci anten satelitarnych, drzwi antywłamaniowych, okien, ram i innych części konstrukcyjnych domów, płyt PC i okablowania, a nawet sprzętu sportowego (np. w produkcji wzmocnionych metalową strukturą desek snowboardowych).

RIM w wersji dekoracyjnej

Elementy z żywic poliuretanowych wyprodukowane w technologii RIM wykazują się odpornością na ciepło, dobrymi właściwościami dynamicznymi i stabilnością wymiarową. Nie poddają się działaniu kwasów i innych szkodliwych chemikaliów, w tym także rozpuszczalników. Ich dużą zaletą jest odporność na warunki pogodowe i starzenie, chociaż długie wystawianie na działanie promieniowania UV zwykle powoduje zmianę koloru powierzchni. Uniwersalne właściwości fizyczne poliuretanu dają duże pole manewru, jeśli chodzi o różnorodność kształtów, wielkość i grubość ścianek. Wszystko to sprawia, że stosujący reaktywną technologię projektanci i inżynierowie mają swobodę rozwijania twórczych procesów niespotykaną w przypadku innych metod produkcji elementów z tworzywa sztucznego. Kreatywność tę wzmacnia możliwość dodania do formy przed wstrzyknięciem elementów ozdobnych, takich jak np. części żelowe czy farby, co pozwala na uzyskanie wyjątkowych efektów wizualnych, a także zmniejsza koszty wtórnego wykończenia.

Ciekawym przykładem wykorzystania dekoracyjnego potencjału RIM jest zastosowanie tej technologii w lakiernictwie. Bezpośrednio w procesie reaktywnego formowania wtryskowego są tu nanoszone takie elementy ozdobne jak szkło, folia czy fornir z prawdziwego drewna. Wytworzona w ten sposób powłoka daje interesujące efekty wizualne i – rzecz nie do przecenienia – pozwala lepiej je dostosować do indywidualnych preferencji i wymagań klienta. Ma on do wyboru cały wachlarz optycznych efektów: różne odcienie kolorystyczne, dowolny poziom połysku (od połysku wysokiego do głębokiego matu), powierzchnię gładką i z wyraźnie widoczną strukturą, powłokę z efektem chromu czy refleksów, metaliczne akcenty. Osiągnięcie tak zaawansowanych opcji jest zwykle możliwe przy dużych nakładach czasowych i finansowych produkcji, jednak zastosowanie RIM pozwala takie same efekty uzyskać szybciej, sprawniej i taniej.

Napraw się sam

Wytworzone w ten sposób części samochodów są nie tylko estetycznie wykończone, ale mają jeszcze jeden dodatkowy walor: wyjątkową odporność na zarysowania. Powlekana powłoka wyposażona jest bowiem w system samonaprawy (efekt reflow), dzięki któremu zadrapania same się zasklepiają lub stają się niewidoczne w pewnych temperaturach, w tym nawet w temperaturze pokojowej. Co więcej, zmiennie regulowana twardość powłoki sprawia, że nadany efekt dekoracyjny jest realny nie tylko wizualnie, ale i w dotyku.

Technologia reaktywnego formowania wtryskowego spełnia z nawiązką wysokie wymagania stawiane przez branżę motoryzacyjną – niektóre źródła podają, że nawet dwukrotnie. Nic więc dziwnego, że lakierowane tym systemem pojazdy osiągają dobre wyniki w testach myjni samochodowych, a sama technologia jest coraz chętniej wykorzystywana także w innych branżach przemysłu.