Markkinoilla on tuhansia erilaisia muoveja nopeaan prototyyppien valmistukseen tai pienimuotoiseen tuotantoon – oikean muovin valitseminen tiettyyn projektiin voi olla hämmentävää, etenkin aloitteleville keksijöille tai yrittäjille. Jokainen materiaali edustaa kompromissia kustannusten, lujuuden, joustavuuden ja pinnanlaadun suhteen. On tarpeen ottaa huomioon paitsi osan tai tuotteen käyttötarkoitus myös ympäristö, jossa sitä käytetään.
Yleisesti ottaen teknisillä muoveilla on parannetut mekaaniset ominaisuudet, jotka tarjoavat suurempaa kestävyyttä eivätkä muutu valmistusprosessin aikana. Joitakin muovityyppejä voidaan myös modifioida niiden lujuuden sekä iskun- ja lämmönkestävyyden parantamiseksi. Sukelletaanpa eri muovimateriaaleihin, joita kannattaa harkita lopullisen osan tai tuotteen toiminnallisuuden mukaan.
Yksi yleisimmistä mekaanisten osien valmistuksessa käytetyistä hartseista on nailon, joka tunnetaan myös nimellä polyamidi (PA). Kun polyamidia sekoitetaan molybdeenin kanssa, sillä on sileä pinta, joka helpottaa liikkumista. Nailon-nailon-vaihteita ei kuitenkaan suositella, koska ne tarttuvat muovien tavoin toisiinsa helposti. PA:lla on korkea kulutus- ja hankauskestävyys sekä hyvät mekaaniset ominaisuudet korkeissa lämpötiloissa. Nailon on ihanteellinen materiaali muovin 3D-tulostukseen, mutta se imee vettä ajan myötä.
Polyoksimetyleeni (POM) on myös erinomainen valinta mekaanisiin osiin. POM on asetaalihartsi, jota käytetään DuPontin Delrinin valmistukseen. Delrin on arvokas muovi, jota käytetään hammaspyörissä, ruuveissa, pyörissä ja muissa osissa. POM:lla on korkea taivutus- ja vetolujuus, jäykkyys ja kovuus. POM kuitenkin hajoaa alkalin, kloorin ja kuuman veden vaikutuksesta, ja sitä on vaikea liimata yhteen.
Jos projektisi on jonkinlainen säilytysastia, polypropeeni (PP) on paras valinta. Polypropeenia käytetään elintarvikkeiden säilytysastioissa, koska se on lämmönkestävää, öljyjä ja liuottimia läpäisemätöntä eikä vapauta kemikaaleja, joten se on turvallista syödä. Polypropeenilla on myös erinomainen tasapaino jäykkyyden ja iskunkestävyyden välillä, minkä ansiosta siitä on helppo tehdä silmukoita, joita voidaan taivuttaa toistuvasti katkeamatta. Sitä voidaan käyttää myös putkissa ja letkuissa.
Toinen vaihtoehto on polyeteeni (PE). PE on maailman yleisin muovi, jolla on alhainen lujuus, kovuus ja jäykkyys. Se on yleensä maitomaisen valkoista muovia, jota käytetään lääkepullojen, maito- ja pesuaineastioiden valmistukseen. Polyeteeni kestää erittäin hyvin monia kemikaaleja, mutta sillä on alhainen sulamispiste.
Akryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS) -materiaali sopii erinomaisesti kaikkiin projekteihin, jotka vaativat suurta iskunkestävyyttä sekä repäisy- ja murtolujuutta. ABS on kevyttä ja sitä voidaan vahvistaa lasikuidulla. Se on kalliimpaa kuin styreeni, mutta kestää pidempään kovuuden ja lujuuden ansiosta. Fuusiovalettu ABS 3D-mallinnus nopeaan prototyyppien valmistukseen.
Ominaisuuksiensa ansiosta ABS on hyvä valinta puettaville laitteille. Star Rapidilla loimme E3designille älykellokotelon ruiskuvaletusta mustasta, valmiiksi maalatusta ABS/PC-muovista. Tämä materiaalivalinta tekee koko laitteesta suhteellisen kevyen ja tarjoaa samalla kotelon, joka kestää satunnaisia iskuja, kuten kellon osumisen kovaan pintaan. Iskunkestävä polystyreeni (HIPS) on hyvä valinta, jos tarvitset monipuolisen ja iskunkestävän materiaalin. Tämä materiaali soveltuu kestävien sähkötyökalukoteloiden ja työkalukoteloiden valmistukseen. Vaikka HIPS-muovit ovat edullisia, niitä ei pidetä ympäristöystävällisinä.
Monissa projekteissa tarvitaan ruiskuvaluhartseja, joilla on kumin kaltaista elastisuutta. Termoplastinen polyuretaani (TPU) on hyvä valinta, koska sillä on monia erityisiä koostumuksia, jotka takaavat korkean elastisuuden, suorituskyvyn alhaisissa lämpötiloissa ja kestävyyden. TPU:ta käytetään myös sähkötyökaluissa, teloissa, kaapelieristeissä ja urheiluvälineissä. Liuotinkestävyytensä ansiosta TPU:lla on korkea hankaus- ja leikkauslujuus, ja sitä voidaan käyttää monissa teollisuusympäristöissä. Se tunnetaan kuitenkin siitä, että se imee kosteutta ilmakehästä, mikä tekee sen prosessoinnista tuotannon aikana vaikeaa. Ruiskuvalua varten on olemassa termoplastinen kumi (TPR), joka on edullista ja helppo käsitellä, esimerkiksi iskunvaimentavien kumikahvojen valmistukseen.
Jos osasi vaatii kirkkaita linssejä tai ikkunoita, akryyli (PMMA) on paras vaihtoehto. Jäykkyyden ja kulutuskestävyyden ansiosta tätä materiaalia käytetään särkymättömien ikkunoiden, kuten pleksilasin, valmistukseen. PMMA myös kiillottuu hyvin, sillä on hyvä vetolujuus ja se on kustannustehokas materiaali suurtuotantoon. Se ei kuitenkaan ole yhtä iskun- tai kemikaalinkestävä kuin polykarbonaatti (PC).
Jos projektisi vaatii vahvempaa materiaalia, PC on vahvempaa kuin PMMA ja sillä on erinomaiset optiset ominaisuudet, joten se sopii linsseihin ja luodinkestäviin ikkunoihin. PC:tä voidaan myös taivuttaa ja muovata huoneenlämmössä rikkoutumatta. Tämä on hyödyllistä prototyyppien valmistuksessa, koska sen muovaaminen ei vaadi kalliita muottityökaluja. PC on kalliimpaa kuin akryyli, ja pitkäaikainen altistuminen kuumalle vedelle voi vapauttaa haitallisia kemikaaleja, joten se ei täytä elintarviketurvallisuusstandardeja. Iskun- ja naarmuuntumisenkestävyytensä ansiosta PC sopii erinomaisesti monenlaisiin sovelluksiin. Star Rapidilla käytämme tätä materiaalia Muller Commercial Solutionsin käsipäätteiden koteloiden valmistukseen. Osa CNC-koneistettiin kiinteästä PC-kappaleesta; koska sen piti olla täysin läpinäkyvä, se hiottiin käsin ja höyrykiillotettiin.
Tämä on vain lyhyt katsaus joihinkin yleisimmin käytettyihin muoveihin teollisuudessa. Useimpia näistä voidaan modifioida erilaisilla lasikuiduilla, UV-stabilisaattoreilla, voiteluaineilla tai muilla hartseilla tiettyjen spesifikaatioiden saavuttamiseksi.
Gordon Stiles on Star Rapidin perustaja ja toimitusjohtaja. Star Rapid on pikaprototyyppien, pikatyökalujen ja pienten tuotantomäärien valmistusyritys. Insinööritaustansa pohjalta Stiles perusti Star Rapidin vuonna 2005, ja hänen johdollaan yritys on kasvanut 250 työntekijään. Star Rapid työllistää kansainvälisen insinööri- ja teknikkotiimin, joka yhdistää huipputeknologiat, kuten 3D-tulostuksen ja CNC-moniakselikoneistuksen, perinteisiin valmistustekniikoihin ja korkeisiin laatustandardeihin. Ennen Star Rapidille tuloaan Styles omisti ja johti STYLES RPD:tä, Ison-Britannian suurinta pikaprototyyppien ja työkalujen yritystä, joka myytiin ARRK Europelle vuonna 2000.
Julkaisun aika: 19. huhtikuuta 2023