Śledź mnie na: 
Przewodnik po materiałach do produkcji prototypów z tworzyw sztucznych
Podczas wytwarzania plastikowych prototypów trudno jest wybrać bardziej odpowiednie materiały, zwłaszcza biorąc pod uwagę potrzebę masowej produkcji części z tworzyw sztucznych. Niniejszy artykuł ma na celu wyjaśnienie głównych rodzajów dostępnych tworzyw sztucznych oraz zastosowanie każdego z nich.
1. Różne rodzaje tworzyw sztucznych
Tworzywo sztuczne jest szeroko stosowanym materiałem syntetycznym, zwykle wytwarzanym z produktów petrochemicznych, ale może być również wytwarzane z niektórych naturalnych składników. Typowe tworzywa sztuczne obejmują nylon, acetal i polietylen o dużej gęstości. Tworzywa sztuczne można podzielić na dwa główne typy: tworzywa termoplastyczne i tworzywa termoutwardzalne, ale do dyskusji skupimy się na ich pogrupowaniu na podstawie ich właściwości mechanicznych.
A. Sztywne tworzywa sztuczne
W skrócie są to tworzywa sztuczne, których używamy do takich projektów jak obudowy elektroniki, kaski piłkarskie czy korpusy elektronarzędzi. Nie są tak elastyczne jak guma, ale znacznie mocniejsze. Zazwyczaj są one klasyfikowane zgodnie ze skalą Shore D. Niektóre popularne rodzaje sztywnych tworzyw sztucznych to ABS, nylon, HDPE i poliwęglan.
B. elastomer
Są „elastyczne”. Niektóre popularne elastomery obejmują kauczuk silikonowy, HNBR, kauczuk nitrylowy i kauczuk poliuretanowy. Część pokazana na poniższym rysunku jest wykonana z płynnej mieszanki gumy silikonowej.
C. Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem
Te tworzywa sztuczne mają rozproszone włókna wzmacniające, aby zwiększyć twardość, wytrzymałość i odporność na zużycie. Typowe przykłady obejmują warstwy włókna szklanego i włókna węglowego. Powszechne jest również stosowanie krótkich ciętych włókien w formowanych wtryskowo tworzywach sztucznych. Poniższy rysunek przedstawia scyzoryk z rękojeścią wykonaną z tworzywa nylonowego i wypełniaczy z włókna szklanego. Nóż był noszony codziennie przez ponad dwa lata prawie bez zużycia, w dużej mierze dzięki właściwościom mechanicznym tworzywa sztucznego wypełnionego szkłem. Niektóre części drukowane SLS mogą zawierać proszek nylonowy wypełniony szkłem, co skutkuje znacznie wyższą twardością niż standardowy nylon.
D. Tworzywa modyfikowane z dodatkami
Powszechne jest również dodawanie dodatków do podstawowych tworzyw sztucznych w celu uzyskania różnych pożądanych właściwości. Niektóre popularne dodatki obejmują środki przeciwbakteryjne, antystatyczne, plastyfikatory, pigmenty, stabilizatory UV, wypełniacze i środki zmniejszające palność.
2.Właściwości mechaniczne tworzyw sztucznych
Niezależnie od rodzaju tworzywa sztucznego, aby wybrać najlepszy materiał, niezbędna jest podstawowa znajomość właściwości materiału.
Jest to maksymalne naprężenie, jakie można zastosować, zanim nastąpi trwałe odkształcenie materiału. W prawie wszystkich przypadkach naprężenia wywierane na materiał podczas jego użytkowania powinny być utrzymywane poniżej granicy plastyczności materiału. Jeśli naprężenie jest zbyt duże, część ulegnie trwałemu odkształceniu.
Znany również jako moduł sprężystości, jest to wielkość, o jaką materiał „rozciągnie się” pod wpływem siły. Jeśli utrzymamy siłę poniżej granicy plastyczności, część powróci do swojego pierwotnego kształtu po usunięciu siły. Elastyczne materiały są również powszechnie stosowane do podkładek i uszczelek, takich jak pokrywki blenderów i podróżnych kubków do kawy.
C. Twardość
Różne tworzywa sztuczne i gumy mają różne wartości twardości, zwykle mierzone za pomocą skali twardości Shore'a. W skali twardości Shore'a twardość dzieli się na trzy kategorie w kolejności rosnącej twardości: 00, A i D. Gumka ma twardość około 40 w skali Shore'a A, podczas gdy plastikowy hełm ochronny ma twardość blisko 80 w skali Shore'a D.
D. Współczynnik tarcia
Współczynnik tarcia to termin opisujący właściwości ślizgowe materiału. Jest to szczególnie ważne w przypadku projektów, w których występuje kontakt ślizgowy lub dynamiczny. Na przykład niektóre łożyska są wykonane z politetrafluoroetylenu (PTFE) ze względu na jego niski współczynnik tarcia.
3.Określenie przeznaczenia części z tworzyw sztucznych.
A. Różne tworzywa sztuczne nadają się do różnych celów
Niektóre zastosowania są mechaniczne, odporne na zużycie lub elastyczne. Różne materiały powinny być wybrane zgodnie z różnymi zastosowaniami. Rozsądnie jest wybrać relatywnie tańsze materiały o podobnych parametrach. Niektóre tworzywa sztuczne mają długoterminowe rezerwy u dostawcy, inne wymagają specjalnych zamówień.
B. Weź pod uwagę dostępność materiałów
Materiały takie jak arkusze, pręty lub rury (na przykład używane do Obróbka CNC) lub materiały do druku stosowane w technologii FDM są dostępne. Zazwyczaj maszyny FDM starają się dopasować najlepszy wybór końcowego materiału produkcyjnego. Możesz symulować niektóre tworzywa sztuczne za pomocą innych opcji drukowania 3D (takich jak SLA lub SLS), ale materiały, które całkowicie pasują do ostatecznej produkcji, zwykle nie są dostępne. Materiały SLA zaczynają się jako ciecz i są utwardzane przez ekspozycję laserową, co może powodować pewne nieodłączne różnice w produkcie końcowym. Podobnie jak w przypadku SLA, różnica w przypadku SLS polega na tym, że proszek jest używany do łączenia materiału z innym otaczającym go proszkiem za pomocą uderzenia lasera. SLS może być dobrym rozwiązaniem, jeśli końcowym materiałem produkcyjnym jest nylon.
C. Biorąc pod uwagę zdolność przetwórczą tworzyw sztucznych
Podobnie, niektóre tworzywa sztuczne lepiej nadają się do obróbki CNC (takie jak polipropylen), podczas gdy inne można łatwo wydrukować w 3D, stosując różne metody przetwarzania. Cena plastikowych prototypów może się różnić.
D. Weź pod uwagę możliwości recyklingu tworzyw sztucznych
Jeśli tak, upewnij się, że używasz materiałów termoplastycznych zamiast termoutwardzalnych.
4. Tworzywa sztuczne powszechnie stosowane w produkcji prototypów
I. PMMA
Być może nigdy nie słyszałeś o nazwie polimeru tak złożonej jak PMMA, ale słyszałeś o szkle akrylowym. Jest to łatwe do zrozumienia, ponieważ jest wszechobecne w reflektorach samochodowych, oknach, wyświetlaczach, lampach i nie tylko.
I. korzyść
Przezroczystość i odporność na korozję PMMA sprawiają, że jest on szeroko stosowany w naszym codziennym życiu. Ponadto materiał ten jest wysoce przetwarzalny i może być cięty, odlewany lub formowany za pomocą CNC. Jest mocny, stabilny wymiarowo i może pracować w temperaturach do 160 stopni Celsjusza.
II. wada
Pomimo tego, że jest twardszy niż szkło, PMMA jest nadal stosunkowo kruchy w porównaniu z innymi tworzywami sztucznymi. Pęcznieje również w kontakcie z wodą i może być rozpuszczany przez węglowodory.
iii. Zakres zastosowania
PMMA jest szeroko stosowany jako substytut szkła, które jest podatne na pękanie. Przykłady obejmują sygnalizację świetlną i światła samochodowe. Szkło akrylowe jest również powszechnie używane do eksperymentów i demonstracji. Ma szerokie zastosowanie w medycynie, a wiele urządzeń medycznych jest wykonanych z PMMA ze względu na jego przezroczystość i trwałość. Niektóre soczewki są nawet wykonane z PMMA. Jeśli szukasz doskonałych przezroczystych części lub prototypów, które można wypolerować, aby wyglądały jak szkło, lub jeśli chcesz wyświetlać światło w przezroczystej obudowie, zdecydowanie powinieneś rozważyć PMMA.
II. Nylon
Nylon ma elastyczność i wytrzymałość, a jego doskonałe właściwości sprawiają, że nadaje się do produkcji włókien. Tak, czasami nosisz plastikowe ubrania.
I. korzyść
Nylon jest bardzo elastyczny i jednocześnie bardzo wytrzymały, o doskonałej odporności na ścieranie i braku tendencji do pękania. Jest również bardzo lekki i ma wysoką odporność na temperaturę, nawet wyższą niż PMMA, maksymalnie do 195 stopni Celsjusza.
II. wada
Nylon nie jest tak odporny na chemikalia i korozję. Niektóre kwasy, zasady i inne mocne płyny mogą go rozpuścić. Jest również mniej skuteczny w świetle słonecznym, a promieniowanie ultrafioletowe osłabia jego mikrostrukturę. Podobnie jak PMMA pęcznieje w wodzie. Charakteryzuje się również wysokim współczynnikiem skurczu.
iii. Zakres zastosowania
Najważniejszym zastosowaniem są opony samochodowe. Ze względu na wysoką wytrzymałość i dobrą odporność na zużycie nylon jest często stosowany w częściach narażonych na tarcie. Jeśli potrzebujesz części do łożysk lub mechanizmów przekładniowych, nylon jest dobrym wyborem.
III. ABS
Wraz z rozwojem produkcji przyrostowej ABS stał się ostatnio bardzo popularny ze względu na niski współczynnik skurczu, dobrą wydajność formowania i względną przystępność cenową. Obecnie ABS jest jednym z głównych tworzyw sztucznych wykorzystywanych do szybkiego prototypowania.
I. korzyść
ABS ma odporność na większość kwasów i zasad, która jest słabsza w przypadku innych tworzyw sztucznych. Jest bardzo błyszczący, więc jeśli chcesz, aby Twój produkt był błyszczący, powinieneś rozważyć ABS. Ponadto ABS ma również odporność na wstrząsy.
II. wada
ABS nie jest tak wytrzymały jak inne tworzywa sztuczne. Po drugie, temperatura pracy ABS jest bardzo niska, poniżej 90 stopni Celsjusza. Jest lekko toksyczny, więc używanie go do zabawek lub produktów dla dzieci nie jest dobrym pomysłem.
iii. Zakres zastosowania
Jest tani i dobrze się formuje, dzięki czemu idealnie nadaje się do drukowania 3D lub formowania wtryskowego, dlatego wykonuje się z niego wiele niestandardowych lub drukowanych w 3D części. Ze względu na błyszczące wykończenie, niektóre urządzenia elektroniczne i telefony używają go do wykonania obudowy. Jeśli nie masz najbardziej hojnego budżetu lub naprawdę nie jesteś pewien projektu, sugeruję użycie ABS do drukowania 3D lub obróbki CNC twojego prototypu, abyś nie musiał płacić dużo pieniędzy.
IV. POM
W porównaniu z innymi tworzywami sztucznymi POM posiada właściwości najbardziej zbliżone do metali, co sprawia, że doskonale nadaje się do części o dużej objętości, ponieważ zachowuje swoją lekkość.
I. korzyść
POM ma wysoką wytrzymałość i odporność na zmęczenie, a także doskonałą stabilność w wysokich temperaturach (do 166 stopni Celsjusza). Jest niezwykle twardy, odporny na korozję i ma dobre właściwości cierne. Jest to również jedno z nielicznych tworzyw sztucznych o wysokiej odporności na wilgoć.
II. wada
Najbardziej przerażającym aspektem jest jego nierównomierny skurcz, który może być trudny do przewidzenia i powodować problemy podczas odlewania lub formowania. Ponadto to tworzywo sztuczne jest bardzo twarde, co może tępić narzędzia skrawające CNC podczas cięcia materiału.
iii. Zakres zastosowania
POM ma bardzo wysokie właściwości rozciągające i dlatego jest często stosowany w częściach konstrukcyjnych i maszynach. Na przykład pompy z tworzywa sztucznego, ponieważ ma świetne właściwości tarcia. Niektóre elementy, które często pochłaniają wilgoć, są wykonane z POM, więc nie będą się rozszerzać.
V. PC
PC konkuruje ze szkłem i PMMA. Jeśli wykonujesz przezroczyste części lub prototypy, PC jest jednym z odpowiednich tworzyw sztucznych. Można go również barwić, aby uzyskać kolorowe szkło, a nawet wykonać nieprzezroczystą dekorację.
I. korzyść
Odporność sejsmiczna PC jest znacznie wyższa niż PMMA czy szkła. Materiał ten ma wysoką odporność na ciepło i może pracować w temperaturach powyżej 150℃.
II. wada
PC będzie słabo działać w świetle ultrafioletowym i może stracić przezroczystość pod wpływem długotrwałej ekspozycji. Łatwo go również zarysować, a przezroczysty prototyp zostanie pokryty specjalną folią. PC nie powinien być używany do żywności lub materii organicznej, ponieważ z czasem wydziela szkodliwe opary.
iii. Zakres zastosowania
Z PC i PMMA mogą być wykonane dowolne elementy przeźroczyste, takie jak lampy samochodowe czy szkło zbrojone. Jest to powszechnie stosowany materiał do szybkiego prototypowania, znacznie częściej niż PMMA. Stosunkowo taniej jest wykonać prototypy PC. Jeśli chcesz mieć prototyp z przezroczystego lub kolorowego plastiku o naprawdę dużej wytrzymałości, powinieneś skupić się na PC.
5. Znajdź odpowiedniego producenta plastikowych prototypów
Jeśli nie jesteś pewien, jakiego materiału użyć do wykonania plastikowego prototypu, pamiętaj, aby znaleźć profesjonalnego producenta, który pomoże Ci rozwiązać wszystkie problemy. Być może jesteś zdezorientowany, jak znaleźć profesjonalnego producenta prototypów? Teraz jest era autostrady informacyjnej. Być może uda nam się znaleźć odpowiedź, korzystając z „Google”, największej na świecie wyszukiwarki. Niektórzy profesjonalni producenci prototypów będą mieli własne oficjalne strony internetowe. Ustal, czy są odpowiednimi partnerami, przeglądając ich wiedzę na temat witryny.
DDPROTOTYPE dąży do tego, aby stać się profesjonalnym producentem plastikowych prototypów i dostarczać CNC obróbka tworzyw sztucznych usługi o wysokiej wydajności kosztowej dla klientów na całym świecie. Dowiedz się więcej o naszym prototypowaniu tworzyw sztucznych. Już dziś możesz łatwo przesłać swój plik CAD, aby uzyskać bezpłatną wycenę.
Jesteś zainteresowany: