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Guia de materiais para a fabricação de protótipos de plástico
Ao fabricar protótipos de plástico, parece difícil selecionar materiais mais adequados, especialmente considerando a necessidade de produção em massa de peças plásticas. Este trabalho visa esclarecer os principais tipos de materiais plásticos disponíveis e a aplicação de cada material.
1. Diferentes tipos de materiais plásticos
O plástico é um material sintético amplamente utilizado, normalmente feito de produtos petroquímicos, mas também pode ser feito de alguns ingredientes naturais. Plásticos comuns incluem nylon, acetal e polietileno de alta densidade. Os plásticos podem ser divididos em dois tipos principais: termoplásticos e plásticos termofixos, mas vamos nos concentrar em agrupá-los com base em suas propriedades mecânicas para discussão.
a. Plásticos rígidos
Resumindo, esses são os plásticos que usamos para projetos como caixas eletrônicas, capacetes de futebol e corpos de ferramentas elétricas. Eles não são tão elásticos quanto a borracha, mas muito mais fortes. Eles são normalmente classificados de acordo com a escala Shore D. Alguns tipos comuns de plástico rígido são ABS, nylon, HDPE e policarbonato.
b. Elastômero
São “elásticos”. Alguns elastômeros comuns incluem borracha de silicone, HNBR, borracha nitrílica e borracha de poliuretano. A peça mostrada na figura abaixo é feita de um composto de borracha de silicone líquido.
c. Plásticos reforçados com fibra
Esses plásticos têm fibras de reforço dispersas para aumentar a dureza, resistência e resistência ao desgaste. Exemplos comuns incluem camadas de fibra de vidro e fibra de carbono. O uso de fibras cortadas curtas em plásticos moldados por injeção também é comum. A figura abaixo mostra um canivete com cabo feito de plástico nylon e enchimento de fibra de vidro. A faca tem sido transportada diariamente por mais de dois anos quase sem desgaste, em grande parte graças às propriedades mecânicas do plástico preenchido com vidro. Algumas peças impressas com SLS podem ter pó de náilon com fibra de vidro, o que resulta em dureza muito maior do que o náilon padrão.
d. Plásticos modificados com aditivos
Também é comum adicionar aditivos aos plásticos de base para produzir várias características desejadas. Alguns aditivos comuns incluem antimicrobianos, antiestáticos, plastificantes, pigmentos, estabilizadores UV, enchimentos e retardadores de chama.
2.Desempenho mecânico do plástico
Independentemente do tipo de plástico, é necessário ter um conhecimento básico das propriedades do material para escolher o melhor material.
Esta é a tensão máxima que pode ser aplicada antes que ocorra a deformação permanente do material. Em quase todos os casos, a tensão aplicada ao material durante seu uso deve ser mantida abaixo do limite de escoamento do material. Se a tensão for muito alta, a peça sofrerá deformação permanente.
Também conhecido como módulo de elasticidade, é a quantidade pela qual um material “esticará” quando a força for aplicada. Se mantivermos a força abaixo do limite de escoamento, a peça retornará à sua forma original assim que a força for removida. Materiais elásticos também são comumente usados para arruelas e vedações, como as de liquidificadores e tampas de xícaras de café para viagem.
c. Dureza
Plásticos e borrachas diferentes têm valores de dureza diferentes, geralmente medidos usando a escala de dureza Shore. Na escala de dureza Shore, a dureza é dividida em três categorias em ordem crescente de dureza: 00, A e D. Uma borracha tem dureza em torno de 40 na escala Shore A, enquanto um capacete de plástico tem dureza próxima a 80 na escala Shore D.
d. Coeficiente de fricção
Coeficiente de atrito é um termo que descreve o comportamento de deslizamento de um material. Isso é particularmente importante para projetos que envolvem deslizamento ou contato dinâmico. Alguns rolamentos, por exemplo, são feitos de material de politetrafluoretileno (PTFE) devido ao seu baixo coeficiente de atrito.
3. Determinar a finalidade das peças plásticas.
a. Diferentes plásticos são adequados para diferentes fins
Algumas aplicações são mecânicas, resistentes ao desgaste ou elásticas. Diferentes materiais devem ser selecionados de acordo com diferentes aplicações. É aconselhável escolher materiais relativamente mais baratos com desempenho semelhante. Alguns materiais plásticos têm reservas de longo prazo no fornecedor, mas outros exigem pedidos especiais.
b. Considere a disponibilidade de materiais
Materiais como folhas, hastes ou tubos (por exemplo, usados para usinagem CNC) ou materiais imprimíveis usados para FDM estão disponíveis. Normalmente, as máquinas FDM tentam combinar a melhor escolha do material de produção final. Você pode simular alguns plásticos usando outras opções de impressão 3D (como SLA ou SLS), mas os materiais que correspondem completamente à produção final geralmente não estão disponíveis. Os materiais SLA começam como um líquido e são curados por exposição a laser, o que pode resultar em algumas diferenças inerentes no produto final. Semelhante ao SLA, a diferença com o SLS é que o pó é usado para fundir o material com outro pó circundante por meio do impacto do laser. SLS pode ser uma boa opção se o material de produção final for nylon.
c. Considerando a capacidade de processamento de plásticos
Da mesma forma, alguns plásticos são mais adequados para usinagem CNC (como o polipropileno), enquanto outros podem ser facilmente impressos em 3D, com diferentes métodos de processamento. O preço dos protótipos de plástico pode variar.
d. Considere a reciclabilidade do plástico
Nesse caso, certifique-se de usar termoplástico em vez de materiais termoendurecíveis.
4. Materiais plásticos comumente usados na fabricação de protótipos
I.PMMA
Você pode nunca ter ouvido falar de um nome de polímero tão complexo quanto PMMA, mas já ouviu falar de vidro acrílico. É fácil de entender, pois é onipresente em faróis de carros, janelas, monitores, lâmpadas e muito mais.
eu. vantagem
A transparência e a resistência à corrosão do PMMA o tornam amplamente utilizado em nosso dia a dia. Além disso, este material é altamente processável e pode ser cortado, fundido ou moldado por CNC. É forte, dimensionalmente estável e pode operar em temperaturas de até 160 graus Celsius.
ii. defeito
Apesar de ser mais resistente que o vidro, o PMMA ainda é relativamente frágil em comparação com outros plásticos. Também incha quando em contato com a água e pode ser dissolvido por hidrocarbonetos.
iii. Faixa de uso
O PMMA é amplamente utilizado como substituto do vidro, que é propenso a quebras. Exemplos incluem semáforos e luzes de carros. O vidro acrílico também é comumente usado para experimentos e demonstrações. Tem amplas aplicações na medicina e muitos dispositivos médicos são feitos de PMMA devido à sua transparência e durabilidade. Algumas lentes são até feitas de PMMA. Se você está procurando excelentes peças transparentes ou protótipos que podem ser polidos para se parecerem com vidro, ou se você deseja projetar luz em um invólucro transparente, você definitivamente deve considerar o PMMA.
II. Nylon
O nylon possui flexibilidade e resistência, e suas excelentes propriedades o tornam adequado para a produção de fibras. Sim, às vezes você está vestindo roupas de plástico.
eu. vantagem
O nylon é altamente flexível e ao mesmo tempo muito forte, com excelente resistência à abrasão e sem tendência a quebrar. Também é muito leve e tem resistência a altas temperaturas, até superior ao PMMA, com máxima de até 195 graus Celsius.
ii. defeito
Nylon não é tão forte em resistir a produtos químicos e corrosão. Alguns ácidos, álcalis e outros líquidos fortes podem dissolvê-lo. Também é menos eficaz à luz do sol, com a radiação ultravioleta enfraquecendo sua microestrutura. Como o PMMA, ele incha na água. Ele também tem uma alta taxa de encolhimento.
iii. Faixa de uso
A aplicação mais importante é em pneus de automóveis. Devido à sua alta resistência e boa resistência ao desgaste, o nylon é frequentemente usado em peças que sofrem atrito. Se você precisa de peças para rolamentos ou mecanismos de engrenagens, o nylon é uma boa escolha.
III. abdômen
Com o aumento da manufatura aditiva, o ABS tornou-se muito popular recentemente devido à sua baixa taxa de encolhimento, bom desempenho de moldagem e relativa acessibilidade. Atualmente, o ABS é um dos principais plásticos utilizados para prototipagem rápida.
eu. vantagem
O ABS tem resistência à maioria dos ácidos e álcalis, sendo mais fraco em outros plásticos. É muito brilhante, portanto, se você deseja que seu produto seja brilhante, considere o ABS. Além disso, o ABS também possui resistência a choques.
ii. defeito
O ABS não é tão forte quanto outros materiais plásticos. Em segundo lugar, a temperatura de trabalho do ABS é muito baixa, inferior a 90 graus Celsius. É ligeiramente tóxico, portanto, usá-lo para brinquedos ou produtos infantis não é uma boa ideia.
iii. Faixa de uso
É barato e molda bem, tornando-o ideal para impressão 3D ou moldagem por injeção, por isso muitas peças personalizadas ou impressas em 3D são feitas a partir dele. Devido ao seu acabamento brilhante, alguns eletrônicos e telefones o utilizam para fazer a caixa. Se você não tem o orçamento mais generoso, ou está realmente inseguro sobre o design, sugiro usar ABS para impressão 3D ou usinagem CNC em seu protótipo, para que você não precise pagar muito dinheiro.
XNUMX. POM
Comparado a outros plásticos, o POM possui propriedades mais semelhantes às dos metais, o que o torna altamente adequado para peças de grande volume, pois mantém suas características de leveza.
eu. vantagem
O POM possui alta resistência e resistência à fadiga, bem como excelente estabilidade em altas temperaturas (até 166 graus Celsius). É extremamente duro, resistente à corrosão e tem boas propriedades de fricção. É também um dos poucos plásticos com alta resistência à umidade.
ii. defeito
O aspecto mais intimidador é o encolhimento desigual, que pode ser difícil de prever e causar problemas quando é fundido ou moldado. Além disso, este plástico é muito duro, o que pode cegar as ferramentas de corte CNC ao cortar o material.
iii. Faixa de uso
O POM tem propriedades de tração muito altas e, portanto, é frequentemente usado em peças de engenharia e máquinas. Por exemplo, bombas de plástico, porque tem um ótimo desempenho de fricção. Alguns componentes que absorvem umidade com frequência são feitos de POM, portanto não se expandem.
V.PC
O PC tem competido com o vidro e o PMMA. Se você estiver fazendo peças ou protótipos transparentes, o PC é um dos materiais plásticos apropriados. Também pode ser colorido para fazer vidros coloridos e até fazer alguma decoração opaca.
eu. vantagem
A resistência sísmica do PC é muito maior do que a do PMMA ou do vidro. Este material tem alta resistência ao calor e pode trabalhar em temperaturas acima de 150 ℃.
ii. defeito
O PC terá um desempenho ruim sob luz ultravioleta e pode perder a transparência sob exposição de longo prazo. Também é fácil de arranhar, e o protótipo transparente será coberto com filme especial. O PC não deve ser usado para alimentos ou matéria orgânica, pois com o tempo emitirá alguns vapores nocivos.
iii. Faixa de uso
Quaisquer partes transparentes podem ser feitas de PC e PMMA, como lâmpadas de carro ou vidro reforçado. É um material amplamente utilizado para prototipagem rápida, muito mais do que o PMMA. É relativamente mais barato fazer protótipos de PC. Se você deseja um protótipo de plástico transparente ou colorido de alta resistência, deve se concentrar no PC.
5. Encontre o fabricante de protótipo de plástico adequado
Quando você não tiver certeza de qual material usar para fazer seu protótipo de plástico, lembre-se de encontrar um fabricante profissional para ajudá-lo a resolver todos os problemas. Talvez você esteja confuso, como encontrar um fabricante de protótipo profissional? Agora é a era da superestrada da informação. Talvez possamos encontrar a resposta usando o “Google”, o maior mecanismo de busca do mundo. Alguns fabricantes de protótipos profissionais terão seus próprios sites oficiais. Determine se eles são parceiros adequados, navegando em sua experiência no site.
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