Una rappresentazione comune della lavorazione CNC, nella maggior parte dei casi, prevede la lavorazione di un pezzo metallico. Tuttavia, non solo la lavorazione CNC è ampiamente applicabile alla plastica, ma è anche uno dei processi di lavorazione comuni in diversi settori.
L'accettazione della lavorazione della plastica come processo di produzione è dovuta all'ampia gamma di materiali plastici CNC disponibili. Inoltre, con l'introduzione del controllo numerico computerizzato, il processo diventa più accurato, più veloce e adatto alla realizzazione di pezzi con tolleranze strette. Quanto ne sai della lavorazione CNC della plastica? Questo articolo discute i materiali compatibili con il processo, le tecniche disponibili e altre cose che possono aiutare il tuo progetto.
Materie plastiche per lavorazione CNC
Molte plastiche lavorabili sono adatte per la produzione di parti e prodotti fabbricati da diverse industrie. Il loro utilizzo dipende dalle loro proprietà, alcune plastiche lavorabili, come il nylon, hanno eccellenti proprietà meccaniche che consentono loro di sostituire i metalli. Di seguito sono elencate le plastiche più comuni per la lavorazione plastica personalizzata:
ABS:
L'acrilonitrile butadiene stirene, o ABS, è un materiale CNC leggero noto per la sua resistenza agli urti, resistenza ed elevata lavorabilità. Sebbene vanti buone proprietà meccaniche, la sua bassa stabilità chimica è evidente nella sua suscettibilità a grassi, alcoli e altri solventi chimici. Inoltre, la stabilità termica dell'ABS puro (ovvero dell'ABS senza additivi) è bassa, poiché il polimero plastico brucerà anche dopo aver rimosso la fiamma.
Pro
È leggero senza perdere la sua resistenza meccanica.
Il polimero plastico è altamente lavorabile, il che lo rende un materiale molto popolare per la prototipazione rapida.
L'ABS ha un basso punto di fusione adatto (questo è importante per altri processi di prototipazione rapida come la stampa 3D e lo stampaggio a iniezione).
Ha un'elevata resistenza alla trazione.
L'ABS ha un'elevata durabilità, il che significa una durata di vita più lunga.
È conveniente.
Contro
Rilascia fumi plastici caldi se sottoposto a calore.
È necessaria un'adeguata ventilazione per prevenire l'accumulo di tali gas.
Ha un basso punto di fusione che può causare deformazioni dovute al calore generato dalla macchina CNC.
Applicazioni
L'ABS è un materiale termoplastico tecnico molto popolare utilizzato da molti servizi di prototipazione rapida nella realizzazione di prodotti grazie alle sue eccellenti proprietà e convenienza. È applicabile nei settori elettrico e automobilistico nella realizzazione di parti quali cappucci per tastiere, involucri elettronici e componenti del cruscotto dell'auto.
Nylon
Il nylon o poliammide è un polimero plastico a basso attrito con elevata resistenza agli urti, agli agenti chimici e all'abrasione. Le sue eccellenti proprietà meccaniche, come resistenza (76 mPa), durata e durezza (116R), lo rendono particolarmente adatto alla lavorazione CNC e ne migliorano ulteriormente l'applicazione nei settori automobilistico e della produzione di componenti medici.
Pro
Eccellenti proprietà meccaniche.
Ha un'elevata resistenza alla trazione.
Conveniente.
È un polimero leggero.
È resistente al calore e agli agenti chimici.
Contro
Ha una bassa stabilità dimensionale.
Il nylon può assorbire facilmente l'umidità.
È sensibile agli acidi minerali forti.
Applicazioni
Il nylon è un materiale termoplastico tecnico ad alte prestazioni applicabile alla prototipazione e alla produzione di parti reali nei settori medico e automobilistico. Il componente realizzato con materiale CNC comprende cuscinetti, rondelle e tubi.
Acrilico
L'acrilico o PMMA (polimetilmetacrilato) è popolare nella lavorazione CNC della plastica grazie alle sue proprietà ottiche. Il polimero plastico è traslucido e resistente ai graffi, da qui le sue applicazioni nei settori che richiedono tali proprietà. Oltre a ciò, ha ottime proprietà meccaniche, evidenti nella sua tenacità e resistenza agli urti. Grazie alla sua convenienza, la lavorazione CNC dell'acrilico è diventata un'alternativa ai polimeri plastici come il policarbonato e il vetro.
Pro
È leggero.
L'acrilico è altamente resistente agli agenti chimici e ai raggi UV.
Ha un'elevata lavorabilità.
L'acrilico ha un'elevata resistenza chimica.
Contro
Non è così resistente al calore, agli urti e all'abrasione.
Può rompersi sotto carico pesante.
Non è resistente alle sostanze organiche clorurate/aromatiche.
Applicazioni
L'acrilico è applicabile in sostituzione di materiali come policarbonato e vetro. Di conseguenza, è applicabile nell'industria automobilistica per la realizzazione di tubi luminosi e coperture per indicatori di direzione per auto e in altri settori per la realizzazione di pannelli solari, tettoie per serre, ecc.
POM
POM o Delrin (nome commerciale) è un materiale plastico CNC altamente lavorabile scelto da molti servizi di lavorazione CNC per la sua elevata robustezza e resistenza al calore, agli agenti chimici e all'usura. Esistono diversi gradi di Delrin, ma la maggior parte delle industrie si affida al Delrin 150 e 570 poiché sono dimensionalmente stabili.
Pro
Sono i più lavorabili tra tutti i materiali plastici CNC.
Hanno un'eccellente resistenza chimica.
Hanno un'elevata stabilità dimensionale.
Ha un'elevata resistenza alla trazione e durata, garantendo una durata di vita più lunga.
Contro
Ha scarsa resistenza agli acidi.
Applicazioni
Il POM trova la sua applicazione in vari settori. Nel settore automobilistico, ad esempio, viene utilizzato per produrre componenti per cinture di sicurezza. L’industria delle apparecchiature mediche lo impiega per produrre penne per insulina, mentre il settore dei beni di consumo utilizza il POM per fabbricare sigarette elettroniche e contatori dell’acqua.
HDPE
Il polietilene ad alta densità è un materiale termoplastico con elevata resistenza alle sollecitazioni e agli agenti chimici corrosivi. Offre eccellenti proprietà meccaniche come resistenza alla trazione (4000PSI) e durezza (R65) rispetto alla sua controparte, l'LDPE, che lo sostituisce in applicazioni con tali requisiti.
Pro
È una plastica flessibile lavorabile.
È altamente resistente alle sollecitazioni e agli agenti chimici.
Ha eccellenti proprietà meccaniche.
L'ABS ha un'elevata durabilità, il che significa una durata di vita più lunga.
Contro
Ha una scarsa resistenza ai raggi UV.
Applicazioni
HDPE Ha una varietà di applicazioni, tra cui la prototipazione, la creazione di ingranaggi, cuscinetti, imballaggi, isolamento elettrico e apparecchiature mediche. È ideale per la prototipazione poiché può essere lavorato rapidamente e facilmente e il suo basso costo lo rende ideale per creare più iterazioni. Inoltre, è un buon materiale per gli ingranaggi grazie al suo basso coefficiente di attrito e all'elevata resistenza all'usura, e per i cuscinetti, perché è autolubrificante e chimicamente resistente.
LDPE
L'LDPE è un polimero plastico resistente e flessibile con buona resistenza chimica e alle basse temperature. È ampiamente applicabile nel settore della produzione di componenti medici per la realizzazione di protesi e ortesi.
Pro
È resistente e flessibile.
È altamente resistente alla corrosione.
È facile da sigillare utilizzando tecniche di calore come la saldatura.
Contro
Non è adatto per parti che richiedono resistenza alle alte temperature.
Ha bassa rigidità e resistenza strutturale.
Applicazioni
L'LDPE viene spesso utilizzato per produrre ingranaggi e componenti meccanici personalizzati, componenti elettrici come isolanti e alloggiamenti per dispositivi elettronici e parti con aspetto lucido o lucido. Cosa c'è di più. il suo basso coefficiente di attrito, l'elevata resistenza di isolamento e la durata lo rendono un materiale ideale per applicazioni ad alte prestazioni.
Policarbonato
Il PC è un polimero plastico resistente ma leggero con proprietà di ritardo del calore e di isolamento elettrico. Come l'acrilico, può sostituire il vetro grazie alla sua naturale trasparenza.
Pro
È più efficiente della maggior parte dei materiali termoplastici tecnici.
È naturalmente trasparente e può trasmettere la luce.
Prende molto bene il colore.
Ha un'elevata resistenza alla trazione e durata.
Il PC è resistente agli acidi diluiti, agli oli e ai grassi.
Contro
Si degrada dopo un'esposizione prolungata all'acqua superiore a 60°C.
È suscettibile all'usura da idrocarburi.
Ingiallirà nel tempo dopo un'esposizione prolungata ai raggi UV.
Applicazioni
In base alle sue proprietà leggere, il policarbonato può sostituire il materiale di vetro. Pertanto, viene utilizzato per realizzare occhiali protettivi e CD/DVD. A parte questo, è adatto per realizzare strumenti chirurgici e interruttori automatici.
Metodi di lavorazione CNC della plastica
La lavorazione CNC di parti in plastica prevede l'utilizzo di una macchina controllata da computer per rimuovere parte del polimero plastico per formare il prodotto desiderato. Il processo di produzione sottrattiva può creare miriadi di parti con tolleranza, uniformità e precisione strette utilizzando i seguenti metodi.
Tornitura CNC
La tornitura CNC è una tecnica di lavorazione che prevede il mantenimento del pezzo su un tornio e la sua rotazione contro l'utensile da taglio mediante rotazione o rotazione. Esistono anche diversi tipi di tornitura CNC, tra cui:
La tornitura CNC diritta o cilindrica è adatta per tagli di grandi dimensioni.
La tornitura CNC conica è adatta per creare parti con forme a cono.
Esistono diverse linee guida che è possibile utilizzare nella tornitura CNC della plastica, tra cui:
Assicurarsi che i taglienti abbiano un'inclinazione posteriore negativa per ridurre al minimo lo sfregamento.
I taglienti dovrebbero avere un ottimo angolo di scarico.
Lucidare la superficie del pezzo per una migliore finitura superficiale e un ridotto accumulo di materiale.
Ridurre la velocità di avanzamento per migliorare la precisione dei tagli finali (utilizzare una velocità di avanzamento di 0,015 IPR per tagli grezzi e 0,005 IPR per tagli precisi).
Adattare la distanza, il lato e gli angoli di inclinazione al materiale plastico.
Fresatura CNC
La fresatura CNC prevede l'utilizzo di una fresa per rimuovere il materiale dal pezzo in lavorazione per ottenere la parte richiesta. Esistono diverse fresatrici CNC suddivise in frese a 3 assi e frese multiasse.
Da un lato, una fresatrice CNC a 3 assi può muoversi su tre assi lineari (da sinistra a destra, avanti e indietro, su e giù). Di conseguenza, è adatto per creare parti con design semplici. D'altra parte, le frese multiasse possono muoversi su più di tre assi. Di conseguenza, è adatto per la lavorazione CNC di parti in plastica con geometrie complicate.
Esistono diverse linee guida che è possibile utilizzare nella fresatura CNC della plastica, tra cui:
Lavorare a macchina un materiale termoplastico rinforzato con carbonio o vetro con utensili in carbonio.
Aumentare la velocità del mandrino utilizzando i morsetti.
Ridurre la concentrazione dello stress creando angoli interni arrotondati.
Raffreddamento direttamente sul router per disperdere il calore.
Scegli la velocità di rotazione.
Sbavare le parti in plastica dopo la fresatura per migliorare la finitura superficiale.
Foratura CNC
La foratura CNC in plastica prevede la creazione di un foro in un pezzo di plastica utilizzando un trapano montato con una punta da trapano. La dimensione e la forma della punta del trapano determinano la dimensione del foro. Inoltre, svolge un ruolo anche nell'evacuazione dei trucioli. I tipi di trapano a colonna che puoi utilizzare includono da banco, verticale e radiale.
Esistono diverse linee guida che è possibile utilizzare nella perforazione CNC della plastica, tra cui:
Assicurati di utilizzare punte da trapano CNC affilate per evitare di sollecitare il pezzo di plastica.
Utilizzare la punta da trapano giusta. Ad esempio, una punta da trapano da 90 a 118° con un angolo del labbro da 9 a 15° è adatta per la maggior parte dei materiali termoplastici (per l'acrilico, utilizzare una rastrello da 0°).
Garantisci una facile espulsione dei trucioli scegliendo la punta giusta.
Utilizzare un sistema di raffreddamento per alleviare la maggiore generazione durante il processo di lavorazione.
Per rimuovere la punta CNC senza danni, assicurarsi che la profondità di foratura sia inferiore a tre o quattro volte. il diametro del trapano. Inoltre, ridurre la velocità di avanzamento quando la punta è quasi uscita dal materiale.
Alternative alla lavorazione della plastica
Oltre alla lavorazione CNC di parti in plastica, altri processi di prototipazione rapida possono servire come alternative. Quelli comuni includono:
Stampaggio ad iniezione
Questo è un popolare processo di produzione di massa per la lavorazione di pezzi in plastica. Lo stampaggio a iniezione prevede la creazione di uno stampo in alluminio o acciaio a seconda di fattori come la longevità. Successivamente, la plastica fusa viene iniettata nella cavità dello stampo, si raffredda e forma la forma desiderata.
Lo stampaggio a iniezione di materie plastiche è adatto sia per la prototipazione che per la produzione di parti reali. A parte questo, è un metodo economico adatto a parti con design complessi e semplici. Inoltre, i pezzi stampati a iniezione difficilmente richiedono lavorazioni aggiuntive o trattamenti superficiali.
Stampa 3D
La stampa 3D è il metodo di prototipazione più comune utilizzato nelle piccole imprese. Il processo di produzione additiva è uno strumento di prototipazione rapida che comprende tecnologie come stereolitografia (SLA), modellazione a deposizione fusa (FDM) e sinterizzazione laser selettiva (SLS) utilizzate per lavorare su materiali termoplastici come nylon, PLA, ABS e ULTEM.
Ciascuna tecnologia prevede la creazione di modelli digitali 3D e la costruzione delle parti desiderate strato dopo strato. È come la lavorazione CNC della plastica, anche se comporta uno spreco di materiale minore, a differenza di quest'ultima. Inoltre, elimina la necessità di attrezzature ed è più adatto per realizzare parti con design complessi.
Colata sottovuoto
La fusione sotto vuoto o la fusione di poliuretano/uretano prevede l'utilizzo di stampi in silicone e resine per realizzare una copia di un modello principale. Il processo di prototipazione rapida è adatto per creare plastica di alta qualità. Inoltre, le copie sono applicabili nella visualizzazione di idee o nella risoluzione di difetti di progettazione.
Applicazioni industriali della lavorazione CNC della plastica
La lavorazione CNC della plastica è ampiamente applicabile grazie a vantaggi quali accuratezza, precisione e tolleranza stretta. Le applicazioni industriali comuni del processo includono:
Industria medica
La lavorazione della plastica CNC è attualmente applicabile nella produzione di parti meccaniche mediche come arti protesici e cuori artificiali. Il suo elevato grado di precisione e ripetibilità gli consente di soddisfare i rigorosi standard di sicurezza richiesti dal settore. Inoltre, esiste una miriade di opzioni di materiali e produce forme complesse.
Componenti automobilistici
Sia i progettisti che gli ingegneri automobilistici utilizzano la lavorazione CNC della plastica per realizzare componenti e prototipi automobilistici in tempo reale. La plastica è ampiamente applicabile nel settore nella realizzazione di parti in plastica CNC personalizzate come i cruscotti grazie alla sua leggerezza, che riduce il consumo di carburante. Inoltre, la plastica è resistente alla corrosione e all’usura, caratteristica tipica della maggior parte dei componenti automobilistici. A parte questo, la plastica è facilmente modellabile in forme complesse.
Parti aerospaziali
La produzione di componenti aerospaziali richiede un metodo di produzione con elevata precisione e tolleranze strette. Di conseguenza, l’industria opta per la lavorazione CNC nella progettazione, test e costruzione di diverse parti lavorate nel settore aerospaziale. I materiali plastici sono applicabili grazie alla loro idoneità per forme complesse, robustezza, leggerezza, elevata chimica e resistenza al calore.
Industria elettronica
Anche l'industria elettronica favorisce la lavorazione CNC della plastica grazie alla sua elevata precisione e ripetibilità. Attualmente, il processo viene utilizzato per realizzare parti elettroniche in plastica lavorate a CNC come involucri di cavi, tastiere di dispositivi e schermi LCD.
Quando scegliere la lavorazione CNC della plastica
Scegliere tra i numerosi processi di produzione della plastica discussi sopra può essere impegnativo. Di conseguenza, di seguito sono riportate alcune considerazioni che possono aiutarti a decidere se la lavorazione CNC della plastica è il processo migliore per il tuo progetto:
Se progettazione di prototipi in plastica con tolleranza stretta
La lavorazione della plastica CNC è il metodo migliore per realizzare parti con design che richiedono tolleranze strette. Una fresatrice CNC convenzionale può raggiungere una tolleranza stretta di circa 4 μm.
Se il prototipo in plastica richiede una finitura superficiale di qualità
La macchina CNC offre una finitura superficiale di alta qualità che la rende adatta se il tuo progetto non necessita di un ulteriore processo di finitura superficiale. Questo è diverso dalla stampa 3D, che lascia segni sugli strati durante la stampa.
Se il prototipo in plastica richiede materiali speciali
La lavorazione CNC della plastica può essere utilizzata per produrre parti da un'ampia gamma di materiali plastici, compresi quelli con proprietà speciali come resistenza alle alte temperature, elevata resistenza o elevata resistenza chimica. Ciò lo rende la scelta ideale per la creazione di prototipi con requisiti specializzati.
Se i tuoi prodotti sono in fase di test
La lavorazione CNC si basa su modelli 3D facili da modificare. Poiché la fase di test richiede modifiche costanti, la lavorazione CNC consente a progettisti e produttori di creare prototipi funzionali in plastica per testare e risolvere i difetti di progettazione.
· Se hai bisogno di un'opzione economica
Come altri metodi di produzione, la lavorazione CNC della plastica è adatta per realizzare pezzi in modo economicamente vantaggioso. La plastica è meno costosa dei metalli e di altri materiali, come i compositi. Inoltre, il controllo numerico computerizzato è più accurato e il processo è adatto a progettazioni complesse.
Conclusione
La lavorazione CNC della plastica è un processo ampiamente accettato a livello industriale grazie alla sua precisione, velocità e idoneità alla realizzazione di parti con tolleranze strette. Questo articolo parla dei diversi materiali di lavorazione CNC compatibili con il processo, delle tecniche disponibili e di altre cose che possono aiutare il tuo progetto.
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Orario di pubblicazione: 13 novembre 2023