Na trhu sú tisíce plastov na rýchle prototypovanie alebo malosériovú výrobu – výber správneho plastu pre konkrétny projekt môže byť náročný, najmä pre začínajúcich vynálezcov alebo podnikateľov. Každý materiál predstavuje kompromis z hľadiska nákladov, pevnosti, flexibility a povrchovej úpravy. Je potrebné zvážiť nielen použitie dielu alebo produktu, ale aj prostredie, v ktorom sa bude používať.
Vo všeobecnosti majú technické plasty vylepšené mechanické vlastnosti, ktoré poskytujú väčšiu odolnosť a nemenia sa počas výrobného procesu. Niektoré typy plastov je možné tiež modifikovať, aby sa zlepšila ich pevnosť, ako aj odolnosť voči nárazu a teplu. Pozrime sa bližšie na rôzne plastové materiály, ktoré je potrebné zvážiť v závislosti od funkčnosti konečného dielu alebo výrobku.
Jednou z najbežnejších živíc používaných na výrobu mechanických súčiastok je nylon, známy aj ako polyamid (PA). Keď sa polyamid zmieša s molybdénom, má hladký povrch pre ľahký pohyb. Ozubené kolesá typu nylon-na-nylon sa však neodporúčajú, pretože rovnako ako plasty majú tendenciu sa zlepovať. PA má vysokú odolnosť voči opotrebovaniu a oderu a dobré mechanické vlastnosti pri vysokých teplotách. Nylon je ideálny materiál pre 3D tlač s plastom, ale časom absorbuje vodu.
Polyoxymetylén (POM) je tiež vynikajúcou voľbou pre mechanické súčiastky. POM je acetálová živica používaná na výrobu DuPontovho Delrinu, cenného plastu používaného v ozubených kolesách, skrutkách, kolesách a ďalších výrobkoch. POM má vysokú pevnosť v ohybe a ťahu, tuhosť a tvrdosť. POM sa však degraduje alkáliami, chlórom a horúcou vodou a je ťažké ho zlepiť.
Ak je vaším projektom nejaký druh nádoby, polypropylén (PP) je najlepšou voľbou. Polypropylén sa používa v nádobách na skladovanie potravín, pretože je odolný voči teplu, nepriepustný voči olejom a rozpúšťadlám a neuvoľňuje chemikálie, vďaka čomu je bezpečný na konzumáciu. Polypropylén má tiež vynikajúcu rovnováhu medzi tuhosťou a rázovou húževnatosťou, vďaka čomu sa z neho ľahko vyrábajú slučky, ktoré sa dajú opakovane ohýbať bez toho, aby sa zlomili. Môže sa použiť aj v potrubiach a hadiciach.
Ďalšou možnosťou je polyetylén (PE). PE je najbežnejší plast na svete s nízkou pevnosťou, tvrdosťou a tuhosťou. Zvyčajne ide o mliečne biely plast používaný na výrobu fliaš na lieky, nádob na mlieko a pracie prostriedky. Polyetylén je vysoko odolný voči širokej škále chemikálií, ale má nízky bod topenia.
Materiál akrylonitril-butadién-styrén (ABS) je ideálny pre akýkoľvek projekt vyžadujúci vysokú odolnosť voči nárazu a vysokú odolnosť voči roztrhnutiu a lomu. ABS je ľahký a možno ho vystužiť sklenenými vláknami. Je drahší ako styrén, ale vďaka svojej tvrdosti a pevnosti vydrží dlhšie. 3D modelovanie ABS materiálu vyrobenýho tavením pre rýchle prototypovanie.
Vzhľadom na svoje vlastnosti je ABS dobrou voľbou pre nositeľnú elektroniku. V spoločnosti Star Rapid sme vytvorili puzdro na inteligentné hodinky pre E3design s použitím vstrekovaného čierneho predlakovaného plastu ABS/PC. Táto voľba materiálu robí celé zariadenie relatívne ľahkým a zároveň poskytuje puzdro, ktoré odolá občasným nárazom, napríklad keď hodinky narazia na tvrdý povrch. Vysoko odolný polystyrén (HIPS) je dobrou voľbou, ak potrebujete všestranný a nárazuvzdorný materiál. Tento materiál je vhodný na výrobu odolných puzdier na elektrické náradie a kufrov na náradie. Hoci sú HIPS cenovo dostupné, nepovažujú sa za ekologické.
Mnohé projekty vyžadujú vstrekovacie živice s elasticitou ako guma. Termoplastický polyuretán (TPU) je dobrou voľbou, pretože má mnoho špeciálnych zložení pre vysokú elasticitu, nízkoteplotné vlastnosti a odolnosť. TPU sa používa aj v elektrickom náradí, valčekoch, káblovej izolácii a športových potrebách. Vďaka svojej odolnosti voči rozpúšťadlám má TPU vysokú pevnosť v oderu a šmyku a možno ho použiť v mnohých priemyselných prostrediach. Je však známy tým, že absorbuje vlhkosť z atmosféry, čo sťažuje jeho spracovanie počas výroby. Na vstrekovanie plastov existuje termoplastická guma (TPR), ktorá je lacná a ľahko sa s ňou manipuluje, napríklad na výrobu gumených úchytov tlmiacich nárazy.
Ak váš diel vyžaduje číre šošovky alebo okienka, najlepší je akrylát (PMMA). Vďaka svojej tuhosti a odolnosti voči oderu sa tento materiál používa na výrobu nerozbitných okienok, ako je plexisklo. PMMA sa tiež dobre leští, má dobrú pevnosť v ťahu a je nákladovo efektívny pre veľkoobjemovú výrobu. Nie je však tak odolný voči nárazom alebo chemikáliám ako polykarbonát (PC).
Ak váš projekt vyžaduje pevnejší materiál, PC je pevnejší ako PMMA a má vynikajúce optické vlastnosti, vďaka čomu je vhodnou voľbou pre šošovky a nepriestrelné okná. PC sa dá ohýbať a tvarovať aj pri izbovej teplote bez zlomenia. To je užitočné pri prototypovaní, pretože na jeho tvarovanie nie sú potrebné drahé nástroje na tvarovanie. PC je drahší ako akrylát a dlhodobé vystavenie horúcej vode môže uvoľňovať škodlivé chemikálie, takže nespĺňa normy bezpečnosti potravín. Vďaka svojej odolnosti voči nárazom a poškriabaniu je PC ideálny pre rôzne aplikácie. V spoločnosti Star Rapid používame tento materiál na výrobu krytov pre ručné terminály Muller Commercial Solutions. Diel bol obrábaný CNC z pevného bloku PC; keďže musel byť úplne priehľadný, bol ručne brúsený a leštený parou.
Toto je len stručný prehľad niektorých najčastejšie používaných plastov vo výrobe. Väčšinu z nich je možné modifikovať rôznymi sklenenými vláknami, UV stabilizátormi, lubrikantmi alebo inými živicami, aby sa dosiahli určité špecifikácie.
Gordon Stiles je zakladateľom a prezidentom spoločnosti Star Rapid, ktorá sa zaoberá rýchlou výrobou prototypov, nástrojov a nízkoobjemovou výrobou. Vďaka svojim inžinierskym skúsenostiam založil Stiles spoločnosť Star Rapid v roku 2005 a pod jeho vedením sa spoločnosť rozrástla na 250 zamestnancov. Star Rapid zamestnáva medzinárodný tím inžinierov a technikov, ktorí kombinujú špičkové technológie, ako je 3D tlač a CNC viacosové obrábanie, s tradičnými výrobnými technikami a vysokými štandardmi kvality. Pred nástupom do spoločnosti Star Rapid spoločnosť Styles vlastnila a prevádzkovala spoločnosť STYLES RPD, najväčšiu britskú spoločnosť zaoberajúcu sa rýchlou výrobou prototypov a nástrojov, ktorá bola v roku 2000 predaná spoločnosti ARRK Europe.
Čas uverejnenia: 19. apríla 2023