تتوفر آلاف المواد البلاستيكية في السوق للنماذج الأولية السريعة أو الإنتاج على نطاق صغير، وقد يكون اختيار البلاستيك المناسب لمشروع معين أمرًا شاقًا، خاصةً للمخترعين أو رواد الأعمال الطموحين. تُمثل كل مادة حلاً وسطًا من حيث التكلفة والمتانة والمرونة وتشطيب السطح. من الضروري مراعاة ليس فقط استخدام القطعة أو المنتج، بل أيضًا البيئة التي سيُستخدم فيها.
بشكل عام، تتميز المواد البلاستيكية الهندسية بخصائص ميكانيكية مُحسّنة، مما يوفر متانة أكبر ولا يتغير أثناء عملية التصنيع. كما يمكن تعديل بعض أنواع البلاستيك لتحسين متانتها، بالإضافة إلى مقاومتها للصدمات والحرارة. دعونا نستعرض المواد البلاستيكية المختلفة التي يجب مراعاتها وفقًا لوظيفة القطعة أو المنتج النهائي.
يُعدّ النايلون، المعروف أيضًا باسم البولي أميد (PA)، أحد أكثر الراتنجات شيوعًا في صناعة الأجزاء الميكانيكية. عند خلط البولي أميد مع الموليبدينوم، يُصبح سطحه أملسًا لسهولة الحركة. مع ذلك، لا يُنصح باستخدام تروس النايلون فوق النايلون، لأنها، مثل البلاستيك، تميل إلى الالتصاق. يتميز البولي أميد بمقاومة عالية للتآكل والتآكل، وخصائص ميكانيكية جيدة في درجات الحرارة العالية. يُعدّ النايلون مادة مثالية للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام البلاستيك، ولكنه يمتص الماء بمرور الوقت.
يُعدّ بولي أوكسي ميثيلين (POM) خيارًا ممتازًا أيضًا للأجزاء الميكانيكية. وهو راتنج أسيتال يُستخدم في صناعة دلرين دوبونت، وهو بلاستيك قيّم يُستخدم في التروس والبراغي والعجلات وغيرها. يتميز بولي أوكسي ميثيلين بمقاومة عالية للانثناء والشد، بالإضافة إلى صلابة وصلابة. ومع ذلك، يتحلل بولي أوكسي ميثيلين بالقلويات والكلور والماء الساخن، ويصعب التصاقه ببعضه.
إذا كان مشروعك عبارة عن حاوية، فإن البولي بروبيلين (PP) هو الخيار الأمثل. يُستخدم البولي بروبيلين في حاويات تخزين الطعام لمقاومته للحرارة، وعدم نفاذه للزيوت والمذيبات، وعدم إطلاقه للمواد الكيميائية، مما يجعله آمنًا للأكل. كما يتميز البولي بروبيلين بتوازن ممتاز بين الصلابة ومقاومة الصدمات، مما يُسهّل صنع حلقات قابلة للثني مرارًا وتكرارًا دون أن تنكسر. كما يُمكن استخدامه في الأنابيب والخراطيم.
خيار آخر هو البولي إيثيلين (PE). يُعدّ البولي إيثيلين أكثر أنواع البلاستيك شيوعًا في العالم، ويتميز بانخفاض قوته وصلابته وصلابته. عادةً ما يكون لونه أبيض حليبيًا، ويُستخدم في صناعة زجاجات الأدوية وعبوات الحليب والمنظفات. يتميز البولي إيثيلين بمقاومته العالية لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية، ولكنه يتميز بنقطة انصهار منخفضة.
مادة أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) مثالية لأي مشروع يتطلب مقاومة عالية للصدمات والتمزق والكسر. تتميز مادة ABS بخفة وزنها، ويمكن تقويتها بالألياف الزجاجية. وهي أغلى من الستايرين، لكنها تدوم لفترة أطول بفضل صلابتها ومتانتها. نمذجة ثلاثية الأبعاد لمادة ABS المصبوبة بتقنية الانصهار للنماذج الأولية السريعة.
بفضل خصائصها، تُعد مادة ABS خيارًا جيدًا للأجهزة القابلة للارتداء. في ستار رابيد، صممنا غطاء الساعة الذكية لشركة E3design باستخدام بلاستيك ABS/PC أسود مصبوب ومطلي مسبقًا. هذا الاختيار من المواد يجعل الجهاز خفيفًا نسبيًا، مع توفير غطاء يتحمل الصدمات العرضية، مثل اصطدام الساعة بسطح صلب. يُعد البوليسترين عالي التأثير (HIPS) خيارًا جيدًا إذا كنت بحاجة إلى مادة متعددة الاستخدامات ومقاومة للصدمات. هذه المادة مناسبة لصنع حقائب أدوات كهربائية متينة. على الرغم من أن HIPS ميسورة التكلفة، إلا أنها لا تُعتبر صديقة للبيئة.
تتطلب العديد من المشاريع استخدام راتنجات حقن ذات مرونة عالية كالمطاط. يُعدّ البولي يوريثان الحراري اللدن (TPU) خيارًا جيدًا نظرًا لتركيباته الخاصة المتعددة التي تضمن مرونة عالية وأداءً ممتازًا في درجات الحرارة المنخفضة ومتانة عالية. كما يُستخدم في الأدوات الكهربائية، والبكرات، وعزل الكابلات، والأدوات الرياضية. بفضل مقاومته للمذيبات، يتميز البولي يوريثان الحراري بمقاومة عالية للتآكل والقص، ويمكن استخدامه في العديد من البيئات الصناعية. ومع ذلك، يُعرف بقدرته على امتصاص الرطوبة من الجو، مما يُصعّب معالجته أثناء الإنتاج. أما في عمليات حقن البلاستيك، فيُستخدم المطاط الحراري اللدن (TPR)، وهو رخيص الثمن وسهل الاستخدام، كما هو الحال في صناعة مقابض المطاط الماصة للصدمات.
إذا كانت قطعتك تتطلب عدسات أو نوافذ شفافة، فإن الأكريليك (PMMA) هو الخيار الأمثل. بفضل صلابته ومقاومته للتآكل، يُستخدم هذا النوع من المواد في صناعة النوافذ المقاومة للكسر مثل زجاج البليكسي جلاس. كما يتميز PMMA بتلميع جيد، وقوة شد جيدة، وفعال من حيث التكلفة للإنتاج بكميات كبيرة. ومع ذلك، فهو ليس مقاومًا للصدمات أو المواد الكيميائية مثل البولي كربونات (PC).
إذا كان مشروعك يتطلب مادة أقوى، فإن البولي كربونات أقوى من البولي ميثاكريلات (PMMA) ويتميز بخصائص بصرية ممتازة، مما يجعله خيارًا مثاليًا للعدسات والنوافذ المقاومة للرصاص. كما يمكن ثني البولي كربونات وتشكيلها في درجة حرارة الغرفة دون أن تنكسر. هذا مفيد للنماذج الأولية لأنه لا يتطلب أدوات تشكيل باهظة الثمن. البولي كربونات أغلى من الأكريليك، والتعرض المطول للماء الساخن قد يُطلق مواد كيميائية ضارة، لذا فهي لا تلبي معايير سلامة الغذاء. بفضل مقاومتها للصدمات والخدش، تُعد البولي كربونات مثالية لمجموعة متنوعة من التطبيقات. في ستار رابيد، نستخدم هذه المادة لصنع أغلفة لأجهزة مولر كوميرشال سوليوشنز المحمولة. صُنعت القطعة باستخدام آلة CNC من كتلة صلبة من البولي كربونات؛ ولأنها كانت بحاجة إلى أن تكون شفافة تمامًا، فقد تم صنفرتها يدويًا وتلميعها بالبخار.
هذه لمحة موجزة عن بعض أكثر أنواع البلاستيك استخدامًا في التصنيع. يمكن تعديل معظمها باستخدام أنواع مختلفة من الألياف الزجاجية، أو مثبتات الأشعة فوق البنفسجية، أو مواد التشحيم، أو راتنجات أخرى لتحقيق مواصفات معينة.
جوردون ستايلز هو مؤسس ورئيس شركة ستار رابيد، وهي شركة متخصصة في النمذجة الأولية السريعة والتصنيع السريع والتصنيع بكميات قليلة. بناءً على خبرته الهندسية، أسس ستايلز شركة ستار رابيد عام ٢٠٠٥، وتحت قيادته، نمت الشركة إلى ٢٥٠ موظفًا. توظف ستار رابيد فريقًا دوليًا من المهندسين والفنيين الذين يجمعون بين أحدث التقنيات، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع متعدد المحاور باستخدام الحاسب الآلي، وتقنيات التصنيع التقليدية ومعايير الجودة العالية. قبل انضمامه إلى ستار رابيد، كان ستايلز يمتلك ويدير شركة ستايلز آر بي دي، أكبر شركة في المملكة المتحدة للنمذجة الأولية السريعة والتصنيع السريع، والتي بيعت إلى شركة آرك أوروبا عام ٢٠٠٠.
وقت النشر: ١٩ أبريل ٢٠٢٣