На ринку представлені тисячі видів пластику для швидкого прототипування або дрібносерійного виробництва – вибір правильного пластику для конкретного проєкту може бути складним завданням, особливо для початківців-винахідників або підприємців. Кожен матеріал являє собою компроміс з точки зору вартості, міцності, гнучкості та обробки поверхні. Необхідно враховувати не лише застосування деталі або виробу, але й середовище, в якому він буде використовуватися.
Загалом, інженерні пластмаси мають покращені механічні властивості, які забезпечують більшу довговічність і не змінюються під час виробничого процесу. Деякі види пластмас також можна модифікувати для покращення їхньої міцності, а також ударостійкості та термостійкості. Давайте заглибимося в різні пластикові матеріали, які слід розглянути залежно від функціональності кінцевої деталі або виробу.
Однією з найпоширеніших смол, що використовуються для виготовлення механічних деталей, є нейлон, також відомий як поліамід (PA). Коли поліамід змішується з молібденом, він має гладку поверхню для легкого руху. Однак шестерні з нейлону на нейлоні не рекомендуються, оскільки, як і пластик, вони мають тенденцію злипатися. PA має високу стійкість до зносу та стирання, а також хороші механічні властивості за високих температур. Нейлон є ідеальним матеріалом для 3D-друку з пластиком, але з часом він поглинає воду.
Поліоксиметилен (POM) також є чудовим вибором для механічних деталей. POM – це ацетальна смола, яка використовується для виготовлення делрину DuPont, цінного пластику, що використовується в шестернях, гвинтах, колесах тощо. POM має високу міцність на вигин та розтяг, жорсткість та твердість. Однак POM руйнується під впливом лугів, хлору та гарячої води, і його важко склеїти.
Якщо ваш проект стосується якогось типу контейнера, поліпропілен (ПП) – найкращий вибір. Поліпропілен використовується в контейнерах для зберігання харчових продуктів, оскільки він термостійкий, непроникний для масел і розчинників, а також не виділяє хімічних речовин, що робить його безпечним для вживання в їжу. Поліпропілен також має чудовий баланс жорсткості та ударної міцності, що дозволяє легко створювати петлі, які можна згинати багаторазово, не розриваючи їх. Його також можна використовувати в трубах і шлангах.
Іншим варіантом є поліетилен (ПЕ). ПЕ є найпоширенішим пластиком у світі з низькою міцністю, твердістю та жорсткістю. Зазвичай це молочно-білий пластик, який використовується для виготовлення пляшок для ліків, молока та контейнерів для миючих засобів. Поліетилен дуже стійкий до широкого спектру хімічних речовин, але має низьку температуру плавлення.
Акрилонітрилбутадієнстирол (АБС) – ідеальний матеріал для будь-якого проекту, що вимагає високої ударостійкості, розриву та зламу. АБС легкий і може бути армований скловолокном. Він дорожчий за стирол, але служить довше завдяки своїй твердості та міцності. 3D-моделювання АБС-пластику, отриманого методом лиття під тиском, для швидкого прототипування.
З огляду на свої властивості, ABS-пластик є гарним вибором для носимих пристроїв. У Star Rapid ми створили корпус для смарт-годинника для E3design, використовуючи литий чорний попередньо пофарбований ABS/PC-пластик. Такий вибір матеріалу робить весь пристрій відносно легким, а також забезпечує корпус, який може витримувати випадкові удари, наприклад, коли годинник вдаряється об тверду поверхню. Ударостійкий полістирол (HIPS) – гарний вибір, якщо вам потрібен універсальний та ударостійкий матеріал. Цей матеріал підходить для виготовлення міцних корпусів для електроінструментів та інструментів. Хоча HIPS є доступним, він не вважається екологічно чистим.
Багато проектів вимагають використання смол для лиття під тиском з еластичністю, подібною до гуми. Термопластичний поліуретан (ТПУ) є гарним вибором, оскільки він має багато спеціальних рецептур для високої еластичності, низькотемпературних характеристик та довговічності. ТПУ також використовується в електроінструментах, роликах, кабельній ізоляції та спортивних товарах. Завдяки своїй стійкості до розчинників, ТПУ має високу міцність на стирання та зсув і може використовуватися в багатьох промислових середовищах. Однак він відомий тим, що поглинає вологу з атмосфери, що ускладнює його обробку під час виробництва. Для лиття під тиском існує термопластична гума (ТПР), яка є недорогою та легкою в обробці, наприклад, для виготовлення гумових ручок, що амортизують удари.
Якщо для вашої деталі потрібні прозорі лінзи або віконця, найкраще підійде акрил (ПММА). Завдяки своїй жорсткості та стійкості до стирання, цей матеріал використовується для виготовлення ударостійких вікон, таких як плексиглас. ПММА також добре полірується, має хорошу міцність на розрив і є економічно вигідним для великосерійного виробництва. Однак він не такий стійкий до ударів або хімічних речовин, як полікарбонат (ПК).
Якщо ваш проект вимагає міцнішого матеріалу, ПК міцніший за ПММА та має чудові оптичні властивості, що робить його підходящим вибором для лінз та куленепробивних вікон. ПК також можна згинати та формувати за кімнатної температури без руйнування. Це корисно для створення прототипів, оскільки для формування не потрібні дорогі прес-форми. ПК дорожчий за акрил, а тривалий вплив гарячої води може виділяти шкідливі хімічні речовини, тому він не відповідає стандартам безпеки харчових продуктів. Завдяки своїй стійкості до ударів та подряпин, ПК ідеально підходить для різноманітних застосувань. У Star Rapid ми використовуємо цей матеріал для виготовлення корпусів для портативних терміналів Muller Commercial Solutions. Деталь була виготовлена на верстаті з ЧПК з цільного блоку ПК; оскільки вона мала бути повністю прозорою, її шліфували вручну та полірували парою.
Це лише короткий огляд деяких найпоширеніших у виробництві пластмас. Більшість із них можна модифікувати різними скловолокнами, УФ-стабілізаторами, мастилами або іншими смолами для досягнення певних характеристик.
Гордон Стайлз є засновником і президентом Star Rapid, компанії зі швидкого прототипування, швидкого оснащення та малосерійного виробництва. Маючи інженерний досвід, Стайлз заснував Star Rapid у 2005 році, і під його керівництвом компанія зросла до 250 співробітників. Star Rapid має міжнародну команду інженерів і техніків, які поєднують передові технології, такі як 3D-друк і багатоосьова обробка на верстатах з ЧПК, з традиційними методами виробництва та високими стандартами якості. До приходу в Star Rapid Стайлз володів і керував STYLES RPD, найбільшою у Великій Британії компанією зі швидкого прототипування та оснащення, яка була продана ARRK Europe у 2000 році.
Час публікації: 19 квітня 2023 р.