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Guide des matériaux pour la fabrication de prototypes en plastique
Lors de la fabrication de prototypes en plastique, il semble difficile de sélectionner des matériaux plus adaptés, surtout compte tenu de la nécessité d'une production de masse de pièces en plastique. Cet article vise à clarifier les principaux types de matériaux plastiques disponibles et l'application de chaque matériau.
1. Différents types de matières plastiques
Le plastique est un matériau synthétique largement utilisé, généralement fabriqué à partir de produits pétrochimiques, mais peut également être fabriqué à partir de certains ingrédients naturels. Les plastiques courants comprennent le nylon, l'acétal et le polyéthylène haute densité. Les plastiques peuvent être divisés en deux types principaux : les thermoplastiques et les plastiques thermodurcissables, mais nous nous concentrerons sur leur regroupement en fonction de leurs propriétés mécaniques pour discussion.
un. Plastiques rigides
En bref, ce sont les plastiques que nous utilisons pour des projets tels que les boîtiers électroniques, les casques de football et les corps d'outils électriques. Ils ne sont pas aussi élastiques que le caoutchouc, mais beaucoup plus résistants. Ils sont généralement classés selon l'échelle Shore D. Certains types courants de plastique rigide sont l'ABS, le nylon, le HDPE et le polycarbonate.
b. Élastomère
Ils sont "élastiques". Certains élastomères courants comprennent le caoutchouc de silicone, le HNBR, le caoutchouc nitrile et le caoutchouc polyuréthane. La pièce illustrée ci-dessous est constituée d'un composé de caoutchouc de silicone liquide.
c. Plastiques renforcés de fibres
Ces plastiques ont des fibres de renforcement dispersées pour augmenter la dureté, la résistance et la résistance à l'usure. Des exemples courants incluent les couches de fibres de verre et de fibres de carbone. L'utilisation de fibres coupées courtes dans les plastiques moulés par injection est également courante. L'image ci-dessous montre un couteau de poche avec un manche en plastique nylon et des charges en fibre de verre. Le couteau a été porté quotidiennement pendant plus de deux ans sans presque aucune usure, grâce en grande partie aux propriétés mécaniques du plastique rempli de verre. Certaines pièces imprimées SLS peuvent avoir de la poudre de nylon chargée de verre, ce qui se traduit par une dureté beaucoup plus élevée que le nylon standard.
d. Plastiques modifiés avec additifs
Il est également courant d'ajouter des additifs aux plastiques de base pour produire diverses caractéristiques souhaitées. Certains additifs courants comprennent les antimicrobiens, les antistatiques, les plastifiants, les pigments, les stabilisants UV, les charges et les retardateurs de flamme.
2. Performances mécaniques du plastique
Quel que soit le type de plastique, il est nécessaire d'avoir une compréhension de base des propriétés des matériaux pour choisir le meilleur matériau.
C'est la contrainte maximale qui peut être appliquée avant que la déformation permanente du matériau ne se produise. Dans presque tous les cas, la contrainte appliquée au matériau lors de son utilisation doit être maintenue en dessous de la limite d'élasticité du matériau. Si la contrainte est trop élevée, la pièce subira une déformation permanente.
Également connu sous le nom de module d'élasticité, il s'agit de la quantité par laquelle un matériau « s'étire » lorsqu'une force est appliquée. Si nous maintenons la force en dessous de la limite d'élasticité, la pièce reprendra sa forme d'origine une fois la force supprimée. Les matériaux élastiques sont également couramment utilisés pour les rondelles et les joints, tels que ceux des mélangeurs et des couvercles de tasses à café de voyage.
c. Dureté
Différents plastiques et caoutchoucs ont des valeurs de dureté différentes, généralement mesurées à l'aide de l'échelle de dureté Shore. Dans l'échelle de dureté Shore, la dureté est divisée en trois catégories par ordre croissant de dureté : 00, A et D. Une gomme a une dureté d'environ 40 sur l'échelle Shore A, tandis qu'un casque de sécurité en plastique a une dureté proche de 80. sur l'échelle Shore D.
d. Coefficient de friction
Le coefficient de frottement est un terme qui décrit le comportement de glissement d'un matériau. Ceci est particulièrement important pour les projets qui impliquent un contact glissant ou dynamique. Certains roulements, par exemple, sont fabriqués en matériau polytétrafluoroéthylène (PTFE) en raison de son faible coefficient de frottement.
3. Déterminer le but des pièces en plastique.
un. Différents plastiques conviennent à différents usages
Certaines applications sont mécaniques, résistantes à l'usure ou élastiques. Différents matériaux doivent être sélectionnés en fonction des différentes applications. Il est sage de choisir des matériaux relativement moins chers avec des performances similaires. Certaines matières plastiques ont des réserves à long terme chez le fournisseur, mais d'autres nécessitent des commandes spéciales.
b. Tenir compte de la disponibilité des matériaux
Des matériaux tels que des feuilles, des tiges ou des tubes (par exemple, utilisés pour Usinage CNC) ou des matériaux imprimables utilisés pour le FDM sont disponibles. En règle générale, les machines FDM essaient de faire correspondre le meilleur choix du matériau de production final. Vous pouvez simuler certains plastiques en utilisant d'autres options d'impression 3D (telles que SLA ou SLS), mais les matériaux qui correspondent parfaitement à la production finale ne sont généralement pas disponibles. Les matériaux SLA commencent sous forme liquide et sont durcis par exposition au laser, ce qui peut entraîner certaines différences inhérentes au produit final. Semblable à SLA, la différence avec SLS est que la poudre est utilisée pour fusionner le matériau avec une autre poudre environnante par impact laser. Le SLS peut être une bonne option si le matériau de production final est le nylon.
c. Considérant la capacité de traitement des plastiques
De même, certains plastiques sont mieux adaptés à l'usinage CNC (comme le polypropylène), tandis que d'autres peuvent être facilement imprimés en 3D, avec différentes méthodes de traitement. Le prix des prototypes en plastique peut varier.
d. Pensez à la recyclabilité du plastique
Si c'est le cas, assurez-vous d'utiliser du thermoplastique au lieu de matériaux thermodurcissables.
4. Matériaux plastiques couramment utilisés dans la fabrication de prototypes
I.PMMA
Vous n'avez peut-être jamais entendu parler d'un nom de polymère aussi complexe que le PMMA, mais vous avez entendu parler du verre acrylique. C'est facile à comprendre, car il est omniprésent dans les phares de voiture, les fenêtres, les écrans, les lampes, etc.
je. avantage
La transparence et la résistance à la corrosion du PMMA le rendent largement utilisé dans notre vie quotidienne. De plus, ce matériau est hautement transformable et peut être coupé, coulé ou moulé par CNC. Il est solide, dimensionnellement stable et peut fonctionner à des températures allant jusqu'à 160 degrés Celsius.
ii. défaut
Bien qu'il soit plus résistant que le verre, le PMMA est encore relativement fragile par rapport aux autres plastiques. Il gonfle également au contact de l'eau et peut être dissous par les hydrocarbures.
iii. Gamme d'utilisation
Le PMMA est largement utilisé comme substitut du verre, qui a tendance à se casser. Les exemples incluent les feux de circulation et les feux de voiture. Le verre acrylique est également couramment utilisé pour des expériences et des démonstrations. Il a de nombreuses applications en médecine et de nombreux dispositifs médicaux sont fabriqués en PMMA en raison de sa transparence et de sa durabilité. Certaines lentilles sont même en PMMA. Si vous recherchez d'excellentes pièces transparentes ou des prototypes pouvant être polis pour ressembler à du verre, ou si vous souhaitez projeter de la lumière dans une enceinte transparente, vous devez absolument envisager le PMMA.
II. Nylon
Le nylon a de la flexibilité et de la résistance, et ses excellentes propriétés le rendent approprié pour la production de fibres. Oui, vous portez parfois des vêtements en plastique.
je. avantage
Le nylon est très flexible et en même temps très solide, avec une excellente résistance à l'abrasion et aucune tendance à se briser. Il est également très léger et a une résistance à haute température, encore plus élevée que le PMMA, avec un maximum de 195 degrés Celsius.
ii. défaut
Le nylon n'est pas aussi résistant aux produits chimiques et à la corrosion. Certains acides, alcalis et autres liquides forts peuvent le dissoudre. Il est également moins efficace à la lumière du soleil, les rayons ultraviolets affaiblissant sa microstructure. Comme le PMMA, il gonfle dans l'eau. Il a également un taux de retrait élevé.
iii. Gamme d'utilisation
L'application la plus importante concerne les pneus de voiture. En raison de sa haute résistance et de sa bonne résistance à l'usure, le nylon est souvent utilisé dans les pièces soumises à des frottements. Si vous avez besoin de pièces pour roulements ou mécanismes d'engrenage, le nylon est un bon choix.
III. abdos
Avec l'essor de la fabrication additive, l'ABS est devenu très populaire récemment en raison de son faible taux de retrait, de ses bonnes performances de moulage et de son prix relativement abordable. Actuellement, l'ABS est l'un des principaux plastiques utilisés pour le prototypage rapide.
je. avantage
L'ABS a une résistance à la plupart des acides et des alcalis, ce qui est plus faible dans les autres plastiques. Il est très brillant, donc si vous voulez que votre produit soit brillant, vous devriez envisager l'ABS. De plus, l'ABS a également une résistance aux chocs.
ii. défaut
L'ABS n'est pas aussi solide que les autres matériaux plastiques. Deuxièmement, la température de fonctionnement de l'ABS est très basse, inférieure à 90 degrés Celsius. Il est légèrement toxique, donc l'utiliser pour des jouets ou des produits pour enfants n'est pas une bonne idée.
iii. Gamme d'utilisation
Il est bon marché et se moule bien, ce qui le rend idéal pour l'impression 3D ou le moulage par injection, de sorte que de nombreuses pièces personnalisées ou imprimées en 3D en sont fabriquées. En raison de sa finition brillante, certains appareils électroniques et téléphones l'utilisent pour fabriquer le boîtier. Si vous n'avez pas le budget le plus généreux, ou si vous n'êtes vraiment pas sûr de la conception, je vous suggère d'utiliser l'ABS pour l'impression 3D ou l'usinage CNC de votre prototype, afin que vous n'ayez pas à payer beaucoup d'argent.
IV. POM
Comparé à d'autres plastiques, le POM possède des propriétés très similaires à celles des métaux, ce qui le rend parfaitement adapté aux pièces de grand volume car il conserve ses caractéristiques de légèreté.
je. avantage
Le POM a une résistance élevée et une résistance à la fatigue, ainsi qu'une excellente stabilité à haute température (jusqu'à 166 degrés Celsius). Il est extrêmement dur, résistant à la corrosion et possède de bonnes propriétés de friction. C'est également l'un des rares plastiques à haute résistance à l'humidité.
ii. défaut
L'aspect le plus intimidant est son retrait irrégulier, qui peut être difficile à prévoir et causer des problèmes lorsqu'il est coulé ou moulé. De plus, ce plastique est très dur, ce qui peut émousser les outils de coupe CNC lors de la découpe du matériau.
iii. Gamme d'utilisation
Le POM a des propriétés de traction très élevées et est donc souvent utilisé dans les pièces mécaniques et les machines. Par exemple, les pompes en plastique, car elles ont une excellente performance de friction. Certains composants qui absorbent fréquemment l'humidité sont en POM, ils ne se dilatent donc pas.
V.PC
Le PC est en concurrence avec le verre et le PMMA. Si vous réalisez des pièces transparentes ou des prototypes, le PC est l'un des matériaux plastiques appropriés. Il peut aussi être coloré pour faire du verre coloré, et même faire de la décoration opaque.
je. avantage
La résistance sismique du PC est bien supérieure à celle du PMMA ou du verre. Ce matériau a une résistance élevée à la chaleur et peut fonctionner à des températures supérieures à 150 ℃.
ii. défaut
Le PC fonctionnera mal sous la lumière ultraviolette et peut perdre sa transparence en cas d'exposition à long terme. Il est également facile à rayer et le prototype transparent sera recouvert d'un film spécial. Le PC ne doit pas être utilisé pour les aliments ou les matières organiques, car il émettra des vapeurs nocives avec le temps.
iii. Gamme d'utilisation
Toutes les pièces transparentes peuvent être en PC et PMMA, telles que les lampes de voiture ou le verre renforcé. C'est un matériau largement utilisé pour le prototypage rapide, bien plus que le PMMA. Il est relativement moins cher de fabriquer des prototypes de PC. Si vous voulez un prototype en plastique transparent ou coloré à très haute résistance, vous devez vous concentrer sur le PC.
5.Trouvez le fabricant de prototypes en plastique approprié
Lorsque vous n'êtes pas sûr du matériau à utiliser pour fabriquer votre prototype en plastique, n'oubliez pas de trouver un fabricant professionnel pour vous aider à résoudre tous les problèmes. Peut-être êtes-vous confus, comment trouver un fabricant de prototypes professionnel ? C'est maintenant l'ère des autoroutes de l'information. Peut-être pouvons-nous trouver la réponse en utilisant « Google », le plus grand moteur de recherche au monde. Certains fabricants de prototypes professionnels auront leurs propres sites Web officiels. Déterminez s'ils sont des partenaires appropriés en parcourant l'expertise de leur site Web.
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