Υπάρχουν χιλιάδες πλαστικά στην αγορά για ταχεία πρωτοτυποποίηση ή παραγωγή μικρής κλίμακας – η επιλογή του κατάλληλου πλαστικού για ένα συγκεκριμένο έργο μπορεί να είναι δύσκολη, ειδικά για επίδοξους εφευρέτες ή επίδοξους επιχειρηματίες. Κάθε υλικό αντιπροσωπεύει έναν συμβιβασμό όσον αφορά το κόστος, την αντοχή, την ευελιξία και το φινίρισμα της επιφάνειας. Είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη όχι μόνο η εφαρμογή του εξαρτήματος ή του προϊόντος, αλλά και το περιβάλλον στο οποίο θα χρησιμοποιηθεί.
Γενικά, τα πλαστικά μηχανικής έχουν βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες που παρέχουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα και δεν αλλάζουν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής. Ορισμένοι τύποι πλαστικών μπορούν επίσης να τροποποιηθούν για να βελτιωθεί η αντοχή τους, καθώς και η αντοχή τους σε κρούσεις και θερμότητα. Ας εμβαθύνουμε στα διάφορα πλαστικά υλικά που πρέπει να λάβουμε υπόψη ανάλογα με τη λειτουργικότητα του τελικού εξαρτήματος ή προϊόντος.
Μία από τις πιο συνηθισμένες ρητίνες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μηχανικών μερών είναι το νάιλον, γνωστό και ως πολυαμίδιο (PA). Όταν το πολυαμίδιο αναμειγνύεται με μολυβδαίνιο, έχει μια λεία επιφάνεια για εύκολη κίνηση. Ωστόσο, τα γρανάζια από νάιλον σε νάιλον δεν συνιστώνται επειδή, όπως και τα πλαστικά, τείνουν να κολλάνε μεταξύ τους. Το PA έχει υψηλή αντοχή στη φθορά και την τριβή, καθώς και καλές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες. Το νάιλον είναι ένα ιδανικό υλικό για τρισδιάστατη εκτύπωση με πλαστικό, αλλά απορροφά νερό με την πάροδο του χρόνου.
Το πολυοξυμεθυλένιο (POM) είναι επίσης μια εξαιρετική επιλογή για μηχανικά μέρη. Το POM είναι μια ακεταλική ρητίνη που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του Delrin της DuPont, ενός πολύτιμου πλαστικού που χρησιμοποιείται σε γρανάζια, βίδες, τροχούς και άλλα. Το POM έχει υψηλή αντοχή σε κάμψη και εφελκυσμό, ακαμψία και σκληρότητα. Ωστόσο, το POM αποικοδομείται από αλκάλια, χλώριο και ζεστό νερό και είναι δύσκολο να κολλήσει μεταξύ του.
Αν το έργο σας αφορά κάποιο είδος δοχείου, το πολυπροπυλένιο (PP) είναι η καλύτερη επιλογή. Το πολυπροπυλένιο χρησιμοποιείται σε δοχεία αποθήκευσης τροφίμων επειδή είναι ανθεκτικό στη θερμότητα, αδιαπέραστο από έλαια και διαλύτες και δεν απελευθερώνει χημικές ουσίες, καθιστώντας το ασφαλές για κατανάλωση. Το πολυπροπυλένιο έχει επίσης εξαιρετική ισορροπία ακαμψίας και αντοχής σε κρούσεις, καθιστώντας εύκολη την κατασκευή θηλιών που μπορούν να κάμπτονται επανειλημμένα χωρίς να σπάνε. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε σωλήνες και λάστιχα.
Μια άλλη επιλογή είναι το πολυαιθυλένιο (PE). Το PE είναι το πιο κοινό πλαστικό στον κόσμο με χαμηλή αντοχή, σκληρότητα και ακαμψία. Συνήθως είναι ένα γαλακτώδες λευκό πλαστικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή μπουκαλιών φαρμάκων, δοχείων γάλακτος και απορρυπαντικών. Το πολυαιθυλένιο είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό σε ένα ευρύ φάσμα χημικών ουσιών, αλλά έχει χαμηλό σημείο τήξης.
Το υλικό ακρυλονιτριλίου βουταδιενίου στυρενίου (ABS) είναι ιδανικό για κάθε έργο που απαιτεί υψηλή αντοχή σε κρούσεις και υψηλή αντοχή σε σχίσιμο και θραύση. Το ABS είναι ελαφρύ και μπορεί να ενισχυθεί με υαλοβάμβακα. Είναι πιο ακριβό από το στυρένιο, αλλά διαρκεί περισσότερο λόγω της σκληρότητας και της αντοχής του. Τρισδιάστατη μοντελοποίηση ABS με χύτευση σύντηξης για γρήγορη δημιουργία πρωτοτύπων.
Δεδομένων των ιδιοτήτων του, το ABS αποτελεί μια καλή επιλογή για φορετές συσκευές. Στην Star Rapid, δημιουργήσαμε την θήκη smartwatch για το E3design χρησιμοποιώντας μαύρο προβαμμένο πλαστικό ABS/PC με χύτευση με έγχυση. Αυτή η επιλογή υλικού καθιστά ολόκληρη τη συσκευή σχετικά ελαφριά, παρέχοντας παράλληλα μια θήκη που μπορεί να αντέξει περιστασιακούς κραδασμούς, όπως όταν το ρολόι χτυπήσει σε σκληρή επιφάνεια. Το πολυστυρένιο υψηλής κρούσης (HIPS) είναι μια καλή επιλογή εάν χρειάζεστε ένα ευέλικτο και ανθεκτικό στις κρούσεις υλικό. Αυτό το υλικό είναι κατάλληλο για την κατασκευή ανθεκτικών θηκών ηλεκτρικών εργαλείων και θηκών εργαλείων. Αν και τα HIPS είναι οικονομικά προσιτά, δεν θεωρούνται φιλικά προς το περιβάλλον.
Πολλά έργα απαιτούν ρητίνες χύτευσης με έγχυση με ελαστικότητα όπως το καουτσούκ. Η θερμοπλαστική πολυουρεθάνη (TPU) είναι μια καλή επιλογή επειδή έχει πολλές ειδικές συνθέσεις για υψηλή ελαστικότητα, απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες και ανθεκτικότητα. Η TPU χρησιμοποιείται επίσης σε ηλεκτρικά εργαλεία, κυλίνδρους, μονώσεις καλωδίων και αθλητικά είδη. Λόγω της αντοχής της σε διαλύτες, η TPU έχει υψηλή αντοχή στην τριβή και τη διάτμηση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλά βιομηχανικά περιβάλλοντα. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι απορροφά υγρασία από την ατμόσφαιρα, γεγονός που καθιστά δύσκολη την επεξεργασία της κατά την παραγωγή. Για τη χύτευση με έγχυση, υπάρχει το θερμοπλαστικό καουτσούκ (TPR), το οποίο είναι φθηνό και εύκολο στη χρήση, όπως για την κατασκευή λαβών από καουτσούκ που απορροφούν τους κραδασμούς.
Εάν το εξάρτημά σας απαιτεί διαφανείς φακούς ή παράθυρα, το ακρυλικό (PMMA) είναι το καλύτερο. Λόγω της ακαμψίας και της αντοχής στην τριβή, αυτό το υλικό χρησιμοποιείται για την κατασκευή ανθεκτικών σε θραύση παραθύρων όπως το πλεξιγκλάς. Το PMMA γυαλίζει επίσης καλά, έχει καλή αντοχή σε εφελκυσμό και είναι οικονομικά αποδοτικό για παραγωγή μεγάλου όγκου. Ωστόσο, δεν είναι τόσο ανθεκτικό στις κρούσεις ή στα χημικά όσο το πολυανθρακικό (PC).
Εάν το έργο σας απαιτεί ένα ισχυρότερο υλικό, το PC είναι ισχυρότερο από το PMMA και έχει εξαιρετικές οπτικές ιδιότητες, καθιστώντας το κατάλληλη επιλογή για φακούς και αλεξίσφαιρα παράθυρα. Το PC μπορεί επίσης να λυγίσει και να διαμορφωθεί σε θερμοκρασία δωματίου χωρίς να σπάσει. Αυτό είναι χρήσιμο για την κατασκευή πρωτοτύπων επειδή δεν απαιτεί ακριβά εργαλεία καλουπιού για τη διαμόρφωση του. Το PC είναι πιο ακριβό από το ακρυλικό και η παρατεταμένη έκθεση σε ζεστό νερό μπορεί να απελευθερώσει επιβλαβείς χημικές ουσίες, επομένως δεν πληροί τα πρότυπα ασφάλειας τροφίμων. Λόγω της αντοχής του σε κρούσεις και γρατσουνιές, το PC είναι ιδανικό για μια ποικιλία εφαρμογών. Στην Star Rapid, χρησιμοποιούμε αυτό το υλικό για την κατασκευή περιβλημάτων για φορητούς τερματικούς σταθμούς Muller Commercial Solutions. Το εξάρτημα κατεργάστηκε με CNC από ένα συμπαγές μπλοκ PC. Δεδομένου ότι έπρεπε να είναι εντελώς διαφανές, τρίφτηκε με το χέρι και γυαλίστηκε με ατμό.
Αυτή είναι απλώς μια σύντομη επισκόπηση ορισμένων από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα πλαστικά στην κατασκευή. Τα περισσότερα από αυτά μπορούν να τροποποιηθούν με διαφορετικές ίνες γυαλιού, σταθεροποιητές UV, λιπαντικά ή άλλες ρητίνες για την επίτευξη ορισμένων προδιαγραφών.
Ο Gordon Stiles είναι ο ιδρυτής και πρόεδρος της Star Rapid, μιας εταιρείας ταχείας πρωτοτυποποίησης, ταχείας εργαλειοποίησης και παραγωγής χαμηλού όγκου. Με βάση το μηχανικό του υπόβαθρο, ο Stiles ίδρυσε την Star Rapid το 2005 και υπό την ηγεσία του η εταιρεία έχει φτάσει τους 250 υπαλλήλους. Η Star Rapid απασχολεί μια διεθνή ομάδα μηχανικών και τεχνικών που συνδυάζουν τεχνολογίες αιχμής, όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση και η πολυαξονική κατεργασία CNC, με παραδοσιακές τεχνικές κατασκευής και υψηλά πρότυπα ποιότητας. Πριν ενταχθεί στην Star Rapid, η Styles κατείχε και λειτουργούσε την STYLES RPD, τη μεγαλύτερη εταιρεία ταχείας πρωτοτυποποίησης και εργαλειοποίησης στο Ηνωμένο Βασίλειο, η οποία πουλήθηκε στην ARRK Europe το 2000.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Απριλίου 2023