Na trhu existují tisíce plastů pro rychlé prototypování nebo malosériovou výrobu – výběr správného plastu pro konkrétní projekt může být ohromující, zejména pro začínající vynálezce nebo podnikatele. Každý materiál představuje kompromis, pokud jde o cenu, pevnost, flexibilitu a povrchovou úpravu. Je nutné zvážit nejen použití dílu nebo produktu, ale také prostředí, ve kterém bude použit.
Obecně platí, že technické plasty mají vylepšené mechanické vlastnosti, které poskytují větší odolnost a nemění se během výrobního procesu. Některé typy plastů lze také modifikovat, aby se zlepšila jejich pevnost, odolnost proti nárazu a teplu. Pojďme se ponořit do různých plastových materiálů, které je třeba zvážit v závislosti na funkčnosti konečného dílu nebo produktu.
Jednou z nejběžnějších pryskyřic používaných k výrobě mechanických součástí je nylon, známý také jako polyamid (PA). Když se polyamid smíchá s molybdenem, má hladký povrch pro snadný pohyb. Ozubená kola z nylonu na nylonu se však nedoporučují, protože stejně jako plasty mají tendenci se slepovat. PA má vysokou odolnost proti opotřebení a oděru a dobré mechanické vlastnosti při vysokých teplotách. Nylon je ideálním materiálem pro 3D tisk s plasty, ale časem absorbuje vodu.
Polyoxymethylen (POM) je také vynikající volbou pro mechanické součásti. POM je acetalová pryskyřice používaná k výrobě Delrinu od společnosti DuPont, cenného plastu používaného v ozubených kolech, šroubech, kolech a dalších materiálech. POM má vysokou pevnost v ohybu a tahu, tuhost a tvrdost. POM se však degraduje alkáliemi, chlorem a horkou vodou a je obtížné jej slepit.
Pokud je vaším projektem nějaký druh nádoby, je nejlepší volbou polypropylen (PP). Polypropylen se používá v nádobách na skladování potravin, protože je odolný vůči teplu, olejům a rozpouštědlům a neuvolňuje chemikálie, takže je bezpečný ke konzumaci. Polypropylen má také vynikající rovnováhu mezi tuhostí a rázovou houževnatostí, takže se z něj snadno vyrábějí smyčky, které lze opakovaně ohýbat, aniž by se zlomily. Lze jej také použít v trubkách a hadicích.
Další možností je polyethylen (PE). PE je nejběžnější plast na světě s nízkou pevností, tvrdostí a tuhostí. Obvykle se jedná o mléčně bílý plast používaný k výrobě lahví na léky, nádob na mléko a prací prostředky. Polyethylen je vysoce odolný vůči široké škále chemikálií, ale má nízký bod tání.
Materiál akrylonitril-butadien-styren (ABS) je ideální pro jakýkoli projekt vyžadující vysokou odolnost proti nárazu a odolnost proti roztržení a lomu. ABS je lehký a lze jej vyztužit skelnými vlákny. Je dražší než styren, ale díky své tvrdosti a pevnosti vydrží déle. 3D modelování ABS plastu lisovaného tavením pro rychlé prototypování.
Vzhledem ke svým vlastnostem je ABS dobrou volbou pro nositelnou elektroniku. Ve společnosti Star Rapid jsme pro E3design vytvořili pouzdro na chytré hodinky s použitím vstřikovaného černého předlakovaného plastu ABS/PC. Tato volba materiálu činí celé zařízení relativně lehkým a zároveň poskytuje pouzdro, které odolá občasným nárazům, například když hodinky narazí na tvrdý povrch. Vysoce odolný polystyren (HIPS) je dobrou volbou, pokud potřebujete všestranný a nárazuvzdorný materiál. Tento materiál je vhodný pro výrobu odolných pouzder na elektrické nářadí a kufříků na nářadí. Přestože je HIPS cenově dostupný, není považován za ekologický.
Mnoho projektů vyžaduje vstřikovací pryskyřice s elasticitou podobnou pryžové hmotě. Termoplastický polyuretan (TPU) je dobrou volbou, protože má mnoho speciálních složení pro vysokou elasticitu, nízkoteplotní vlastnosti a odolnost. TPU se také používá v elektrickém nářadí, válcích, kabelových izolacích a sportovním zboží. Díky své odolnosti vůči rozpouštědlům má TPU vysokou pevnost v oděru a smyku a lze jej použít v mnoha průmyslových prostředích. Je však známý tím, že absorbuje vlhkost z atmosféry, což ztěžuje jeho zpracování během výroby. Pro vstřikování plastů existuje termoplastická pryž (TPR), která je levná a snadno se s ní manipuluje, například pro výrobu gumových rukojetí tlumících nárazy.
Pokud váš díl vyžaduje čiré čočky nebo okénka, je nejlepší volbou akryl (PMMA). Díky své tuhosti a odolnosti proti oděru se tento materiál používá k výrobě nerozbitných okének, jako je plexisklo. PMMA se také dobře leští, má dobrou pevnost v tahu a je cenově dostupný pro velkoobjemovou výrobu. Není však tak odolný vůči nárazům a chemikáliím jako polykarbonát (PC).
Pokud váš projekt vyžaduje pevnější materiál, PC je pevnější než PMMA a má vynikající optické vlastnosti, což z něj činí vhodnou volbu pro čočky a neprůstřelná okna. PC lze také ohýbat a tvarovat při pokojové teplotě, aniž by se zlomil. To je užitečné pro prototypování, protože k jeho tvarování nejsou potřeba drahé nástroje. PC je dražší než akrylát a dlouhodobé vystavení horké vodě může uvolňovat škodlivé chemikálie, takže nesplňuje normy bezpečnosti potravin. Díky své odolnosti proti nárazu a poškrábání je PC ideální pro řadu aplikací. Ve společnosti Star Rapid používáme tento materiál k výrobě krytů pro ruční terminály Muller Commercial Solutions. Díl byl vyroben na CNC obrábění z pevného bloku PC; protože musel být zcela průhledný, byl ručně broušen a leštěn párou.
Toto je jen stručný přehled některých nejběžněji používaných plastů ve výrobě. Většinu z nich lze modifikovat různými skleněnými vlákny, UV stabilizátory, mazivy nebo jinými pryskyřicemi pro dosažení určitých specifikací.
Gordon Stiles je zakladatelem a prezidentem společnosti Star Rapid, která se zabývá rychlou výrobou prototypů, nástrojů a maloobjemovou výrobou. Díky svému inženýrskému vzdělání založil Stiles společnost Star Rapid v roce 2005 a pod jeho vedením se společnost rozrostla na 250 zaměstnanců. Star Rapid zaměstnává mezinárodní tým inženýrů a techniků, kteří kombinují špičkové technologie, jako je 3D tisk a CNC víceosé obrábění, s tradičními výrobními technikami a vysokými standardy kvality. Před nástupem do společnosti Star Rapid vlastnil a provozoval společnost STYLES RPD, největší britskou společnost zabývající se rychlou výrobou prototypů a nástrojů, která byla v roce 2000 prodána společnosti ARRK Europe.
Čas zveřejnění: 19. dubna 2023