هناك الآلاف من المواد البلاستيكية في السوق للنماذج الأولية السريعة أو الإنتاج على نطاق صغير - قد يكون اختيار البلاستيك المناسب لمشروع معين أمراً صعباً، خاصة بالنسبة للمخترعين الطموحين أو رواد الأعمال الطموحين. تمثل كل مادة حلاً وسطًا من حيث التكلفة والقوة والمرونة والتشطيب السطحي. من الضروري أن نأخذ في الاعتبار ليس فقط تطبيق الجزء أو المنتج، ولكن أيضًا البيئة التي سيتم استخدامه فيها.
بشكل عام، تتمتع اللدائن الهندسية بخصائص ميكانيكية محسنة توفر متانة أكبر ولا تتغير أثناء عملية التصنيع. يمكن أيضًا تعديل بعض أنواع البلاستيك لتحسين قوتها، فضلاً عن مقاومتها للصدمات والحرارة. دعونا نتعمق في المواد البلاستيكية المختلفة التي يجب مراعاتها اعتمادًا على وظيفة الجزء النهائي أو المنتج.
أحد الراتنجات الأكثر شيوعًا المستخدمة في صنع الأجزاء الميكانيكية هو النايلون، المعروف أيضًا باسم مادة البولي أميد (PA). عندما يتم خلط مادة البولي أميد مع الموليبدينوم، يكون لها سطح أملس لسهولة الحركة. مع ذلك، لا يُنصح باستخدام التروس المصنوعة من النايلون على النايلون لأنها، مثل البلاستيك، تميل إلى الالتصاق ببعضها البعض. تتمتع PA بمقاومة عالية للتآكل والتآكل، وخصائص ميكانيكية جيدة في درجات الحرارة العالية. يعتبر النايلون مادة مثالية للطباعة ثلاثية الأبعاد على البلاستيك، لكنه يمتص الماء مع مرور الوقت.
يعد البولي أوكسي ميثيلين (POM) أيضًا خيارًا ممتازًا للأجزاء الميكانيكية. POM عبارة عن راتنج أسيتال يستخدم في صناعة DuPont's Delrin، وهو بلاستيك قيم يستخدم في التروس والمسامير والعجلات والمزيد. يتمتع POM بقوة انثناء وشد عالية وصلابة وصلابة. ومع ذلك، يتحلل POM بواسطة القلويات والكلور والماء الساخن، ومن الصعب لصقه معًا.
إذا كان مشروعك عبارة عن نوع من الحاويات، فإن مادة البولي بروبيلين (PP) هي الخيار الأفضل. يستخدم البولي بروبلين في حاويات تخزين المواد الغذائية لأنه مقاوم للحرارة، وغير منفذ للزيوت والمذيبات، ولا يطلق مواد كيميائية، مما يجعله آمنًا للأكل. يتمتع البولي بروبلين أيضًا بتوازن ممتاز بين الصلابة وقوة التأثير، مما يجعل من السهل صنع حلقات يمكن ثنيها بشكل متكرر دون أن تنكسر. ويمكن استخدامه أيضًا في الأنابيب والخراطيم.
خيار آخر هو البولي ايثيلين (PE). PE هو البلاستيك الأكثر شيوعًا في العالم ذو القوة والصلابة والصلابة المنخفضة. وهو عادةً عبارة عن بلاستيك أبيض حليبي يستخدم في صناعة زجاجات الأدوية وحاويات الحليب والمنظفات. يتمتع البولي إيثيلين بمقاومة عالية لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية ولكن لديه نقطة انصهار منخفضة.
تعتبر مادة أكريلونتريل بوتادين ستايرين (ABS) مثالية لأي مشروع يتطلب مقاومة عالية للصدمات ومقاومة عالية للتمزق والكسر. ABS خفيف الوزن ويمكن تقويته بالألياف الزجاجية. وهو أغلى ثمناً من الستايرين، ولكنه يدوم لفترة أطول بسبب صلابته وقوته. نمذجة ABS ثلاثية الأبعاد مصبوبة بالانصهار للنماذج الأولية السريعة.
نظرًا لخصائصه، يعد ABS خيارًا جيدًا للأجهزة القابلة للارتداء. في Star Rapid، قمنا بتصميم علبة الساعة الذكية لـ E3design باستخدام بلاستيك ABS/PC الأسود المصبوب والمطلي مسبقًا. هذا الاختيار للمواد يجعل الجهاز بأكمله خفيفًا نسبيًا، مع توفير أيضًا علبة يمكنها تحمل الصدمات العرضية، مثل عندما تصطدم الساعة بسطح صلب. يعد البوليسترين عالي التأثير (HIPS) خيارًا جيدًا إذا كنت بحاجة إلى مادة متعددة الاستخدامات ومقاومة للصدمات. هذه المادة مناسبة لصنع علب الأدوات الكهربائية وعلب الأدوات المتينة. على الرغم من أن HIPS ميسورة التكلفة، إلا أنها لا تعتبر صديقة للبيئة.
تتطلب العديد من المشاريع استخدام راتنجات القولبة بالحقن ذات المرونة مثل المطاط. يعد البولي يوريثين الحراري (TPU) خيارًا جيدًا لأنه يحتوي على العديد من التركيبات الخاصة للمرونة العالية والأداء في درجات الحرارة المنخفضة والمتانة. يستخدم TPU أيضًا في الأدوات الكهربائية والبكرات وعزل الكابلات والسلع الرياضية. نظرًا لمقاومته للمذيبات، يتمتع مادة TPU بقوة عالية للتآكل والقص ويمكن استخدامه في العديد من البيئات الصناعية. ومع ذلك، فهو معروف بامتصاص الرطوبة من الجو، مما يجعل من الصعب معالجته أثناء الإنتاج. بالنسبة لقولبة الحقن، يوجد مطاط لدن بالحرارة (TPR)، وهو غير مكلف وسهل التعامل معه، مثل صنع المقابض المطاطية الممتصة للصدمات.
إذا كان الجزء الخاص بك يتطلب عدسات أو نوافذ شفافة، فإن الأكريليك (PMMA) هو الأفضل. بسبب صلابتها ومقاومتها للتآكل، يتم استخدام هذه المادة لصنع نوافذ مقاومة للكسر مثل زجاج شبكي. كما أن مادة PMMA مصقولة بشكل جيد، ولها قوة شد جيدة، وفعالة من حيث التكلفة لإنتاج كميات كبيرة. ومع ذلك، فهو ليس مقاومًا للصدمات أو المواد الكيميائية مثل البولي كربونات (PC).
إذا كان مشروعك يتطلب مادة أقوى، فإن الكمبيوتر الشخصي أقوى من PMMA وله خصائص بصرية ممتازة، مما يجعله خيارًا مناسبًا للعدسات والنوافذ المضادة للرصاص. يمكن أيضًا ثني الكمبيوتر الشخصي وتشكيله في درجة حرارة الغرفة دون أن ينكسر. يعد هذا مفيدًا للنماذج الأولية لأنه لا يتطلب أدوات قوالب باهظة الثمن لتشكيلها. يعد الكمبيوتر الشخصي أكثر تكلفة من الأكريليك، كما أن التعرض لفترة طويلة للماء الساخن يمكن أن يؤدي إلى إطلاق مواد كيميائية ضارة، لذلك فهو لا يفي بمعايير سلامة الأغذية. نظرًا لمقاومته للصدمات والخدش، يعد الكمبيوتر الشخصي مثاليًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات. في شركة Star Rapid، نستخدم هذه المادة لتصنيع مساكن للمحطات الطرفية المحمولة من Muller Commercial Solutions. تم تشكيل الجزء باستخدام الحاسب الآلي من كتلة صلبة من جهاز الكمبيوتر. نظرًا لأنه يجب أن يكون شفافًا تمامًا، فقد تم صنفرته يدويًا وصقله بالبخار.
هذه مجرد نظرة عامة مختصرة على بعض المواد البلاستيكية الأكثر استخدامًا في التصنيع. يمكن تعديل معظمها باستخدام ألياف زجاجية مختلفة أو مثبتات للأشعة فوق البنفسجية أو مواد تشحيم أو راتنجات أخرى لتحقيق مواصفات معينة.
جوردون ستايلز هو مؤسس ورئيس شركة Star Rapid، وهي شركة نماذج أولية سريعة وأدوات سريعة وشركة تصنيع منخفضة الحجم. بناءً على خلفيته الهندسية، أسس ستايلز شركة Star Rapid في عام 2005 وتحت قيادته نمت الشركة إلى 250 موظفًا. توظف شركة Star Rapid فريقًا دوليًا من المهندسين والفنيين الذين يجمعون بين التقنيات المتطورة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع متعدد المحاور CNC مع تقنيات التصنيع التقليدية ومعايير الجودة العالية. قبل انضمامها إلى Star Rapid، كانت Styles تمتلك وتدير شركة STYLES RPD، وهي أكبر شركة للنماذج الأولية السريعة والأدوات في المملكة المتحدة، والتي تم بيعها لشركة ARRK Europe في عام 2000.
وقت النشر: 19 أبريل 2023