Sul mercato esistono migliaia di plastiche per la prototipazione rapida o la produzione su piccola scala: scegliere quella giusta per un progetto specifico può essere un'impresa ardua, soprattutto per aspiranti inventori o imprenditori. Ogni materiale rappresenta un compromesso in termini di costo, resistenza, flessibilità e finitura superficiale. È necessario considerare non solo l'applicazione del componente o del prodotto, ma anche l'ambiente in cui verrà utilizzato.
In generale, le materie plastiche tecniche presentano proprietà meccaniche migliorate che garantiscono una maggiore durata e non si alterano durante il processo di produzione. Alcuni tipi di plastica possono anche essere modificati per migliorarne la resistenza, nonché la resistenza agli urti e al calore. Analizziamo ora i diversi materiali plastici da considerare a seconda della funzionalità del componente o del prodotto finale.
Una delle resine più comuni utilizzate per realizzare componenti meccanici è il nylon, noto anche come poliammide (PA). Quando la poliammide viene miscelata con il molibdeno, presenta una superficie liscia che facilita il movimento. Tuttavia, gli ingranaggi in nylon su nylon non sono raccomandati perché, come le materie plastiche, tendono ad aderire tra loro. La PA ha un'elevata resistenza all'usura e all'abrasione e buone proprietà meccaniche alle alte temperature. Il nylon è un materiale ideale per la stampa 3D in combinazione con la plastica, ma assorbe acqua nel tempo.
Il poliossimetilene (POM) è un'ottima scelta anche per i componenti meccanici. Il POM è una resina acetalica utilizzata per produrre il Delrin di DuPont, una plastica pregiata impiegata in ingranaggi, viti, ruote e altro ancora. Il POM possiede elevata resistenza alla flessione e alla trazione, rigidità e durezza. Tuttavia, il POM si degrada a contatto con alcali, cloro e acqua calda ed è difficile da incollare.
Se il vostro progetto riguarda un contenitore, il polipropilene (PP) è la scelta migliore. Il polipropilene viene utilizzato nei contenitori per alimenti perché è resistente al calore, impermeabile a oli e solventi e non rilascia sostanze chimiche, risultando quindi sicuro per il consumo umano. Il polipropilene offre inoltre un eccellente equilibrio tra rigidità e resistenza agli urti, il che lo rende facile da lavorare e permette di realizzare anelli che possono essere piegati ripetutamente senza rompersi. Può essere utilizzato anche per tubi e flessibili.
Un'altra opzione è il polietilene (PE). Il PE è la plastica più comune al mondo, ma presenta bassa resistenza, durezza e rigidità. Si tratta solitamente di una plastica bianco latte, utilizzata per la produzione di flaconi per medicinali, contenitori per latte e detersivi. Il polietilene è altamente resistente a un'ampia gamma di sostanze chimiche, ma ha un basso punto di fusione.
Il materiale ABS (acrilonitrile butadiene stirene) è ideale per qualsiasi progetto che richieda elevata resistenza agli urti, allo strappo e alla frattura. L'ABS è leggero e può essere rinforzato con fibra di vetro. È più costoso dello stirene, ma dura più a lungo grazie alla sua durezza e resistenza. Modellazione 3D in ABS stampato a fusione per la prototipazione rapida.
Date le sue proprietà, l'ABS è un'ottima scelta per i dispositivi indossabili. Noi di Star Rapid abbiamo creato la custodia per smartwatch per E3design utilizzando plastica ABS/PC preverniciata nera stampata a iniezione. Questa scelta di materiale rende l'intero dispositivo relativamente leggero, fornendo al contempo una custodia in grado di resistere a urti occasionali, come ad esempio quando l'orologio colpisce una superficie dura. Il polistirene ad alto impatto (HIPS) è una buona scelta se si necessita di un materiale versatile e resistente agli urti. Questo materiale è adatto per la realizzazione di custodie resistenti per utensili elettrici e altri attrezzi. Sebbene l'HIPS sia economico, non è considerato ecocompatibile.
Molti progetti richiedono resine per stampaggio a iniezione con elasticità simile alla gomma. Il poliuretano termoplastico (TPU) è un'ottima scelta perché offre numerose formulazioni speciali per garantire elevata elasticità, prestazioni a basse temperature e durata. Il TPU viene utilizzato anche in utensili elettrici, rulli, isolamento per cavi e articoli sportivi. Grazie alla sua resistenza ai solventi, il TPU presenta un'elevata resistenza all'abrasione e al taglio e può essere impiegato in molti ambienti industriali. Tuttavia, è noto per la sua capacità di assorbire umidità dall'atmosfera, il che ne rende difficile la lavorazione durante la produzione. Per lo stampaggio a iniezione, esiste la gomma termoplastica (TPR), economica e facile da lavorare, ad esempio per la produzione di impugnature in gomma ammortizzanti.
Se il vostro componente richiede lenti o finestre trasparenti, l'acrilico (PMMA) è la scelta migliore. Grazie alla sua rigidità e resistenza all'abrasione, questo materiale viene utilizzato per realizzare finestre infrangibili come il plexiglass. Il PMMA si lucida bene, ha una buona resistenza alla trazione ed è conveniente per la produzione di grandi volumi. Tuttavia, non è resistente agli urti o agli agenti chimici quanto il policarbonato (PC).
Se il vostro progetto richiede un materiale più resistente, il policarbonato (PC) è più robusto del PMMA e possiede eccellenti proprietà ottiche, il che lo rende una scelta adatta per lenti e vetri antiproiettile. Il PC può anche essere piegato e modellato a temperatura ambiente senza rompersi. Questo è utile per la prototipazione perché non richiede costosi stampi. Il PC è più costoso dell'acrilico e l'esposizione prolungata all'acqua calda può rilasciare sostanze chimiche nocive, quindi non soddisfa gli standard di sicurezza alimentare. Grazie alla sua resistenza agli urti e ai graffi, il PC è ideale per una varietà di applicazioni. Noi di Star Rapid utilizziamo questo materiale per realizzare gli alloggiamenti per i terminali portatili di Muller Commercial Solutions. Il componente è stato lavorato con macchine CNC da un blocco solido di PC; poiché doveva essere completamente trasparente, è stato levigato a mano e lucidato a vapore.
Questa è solo una breve panoramica di alcune delle materie plastiche più comunemente utilizzate nella produzione industriale. La maggior parte di esse può essere modificata con diverse fibre di vetro, stabilizzanti UV, lubrificanti o altre resine per ottenere specifiche caratteristiche.
Gordon Stiles è il fondatore e presidente di Star Rapid, un'azienda specializzata in prototipazione rapida, stampaggio rapido e produzione di piccoli lotti. Forte della sua formazione ingegneristica, Stiles ha fondato Star Rapid nel 2005 e, sotto la sua guida, l'azienda è cresciuta fino a contare 250 dipendenti. Star Rapid si avvale di un team internazionale di ingegneri e tecnici che combinano tecnologie all'avanguardia come la stampa 3D e la lavorazione CNC multiasse con tecniche di produzione tradizionali e standard qualitativi elevati. Prima di entrare in Star Rapid, Stiles era proprietario e gestore di STYLES RPD, la più grande azienda di prototipazione rapida e stampaggio del Regno Unito, che è stata venduta ad ARRK Europe nel 2000.
Data di pubblicazione: 19 aprile 2023