Er zijn duizenden soorten kunststoffen op de markt voor snelle prototyping of kleinschalige productie. Het kiezen van de juiste kunststof voor een specifiek project kan overweldigend zijn, vooral voor beginnende uitvinders of ondernemers. Elk materiaal vertegenwoordigt een compromis op het gebied van kosten, sterkte, flexibiliteit en oppervlakteafwerking. Het is noodzakelijk om niet alleen rekening te houden met de toepassing van het onderdeel of product, maar ook met de omgeving waarin het gebruikt zal worden.
Technische kunststoffen hebben over het algemeen verbeterde mechanische eigenschappen die zorgen voor een grotere duurzaamheid en die niet veranderen tijdens het productieproces. Sommige soorten kunststoffen kunnen ook worden aangepast om hun sterkte, slagvastheid en hittebestendigheid te verbeteren. Laten we eens kijken naar de verschillende kunststofmaterialen die relevant zijn, afhankelijk van de functionaliteit van het uiteindelijke onderdeel of product.
Een van de meest gebruikte harsen voor het maken van mechanische onderdelen is nylon, ook wel bekend als polyamide (PA). Wanneer polyamide wordt gemengd met molybdeen, ontstaat een glad oppervlak dat zorgt voor soepele beweging. Tandwielen van nylon op nylon worden echter afgeraden, omdat ze, net als kunststoffen, de neiging hebben aan elkaar te kleven. PA heeft een hoge slijtvastheid en goede mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen. Nylon is een ideaal materiaal voor 3D-printen met kunststof, maar het absorbeert na verloop van tijd water.
Polyoxymethyleen (POM) is ook een uitstekende keuze voor mechanische onderdelen. POM is een acetalhars die gebruikt wordt voor de productie van DuPont's Delrin, een waardevol plastic dat gebruikt wordt in tandwielen, schroeven, wielen en meer. POM heeft een hoge buig- en treksterkte, stijfheid en hardheid. POM wordt echter aangetast door alkali, chloor en heet water, en is moeilijk te verlijmen.
Als uw project een soort container betreft, is polypropyleen (PP) de beste keuze. Polypropyleen wordt gebruikt in voedselbewaarcontainers omdat het hittebestendig is, bestand tegen oliën en oplosmiddelen en geen chemicaliën afgeeft, waardoor het veilig is om te eten. Polypropyleen heeft ook een uitstekende balans tussen stijfheid en slagvastheid, waardoor het gemakkelijk is om lussen te maken die herhaaldelijk gebogen kunnen worden zonder te breken. Het kan ook worden gebruikt in leidingen en slangen.
Een andere optie is polyethyleen (PE). PE is de meest voorkomende kunststof ter wereld, maar heeft een lage sterkte, hardheid en stijfheid. Het is meestal een melkwitte kunststof die gebruikt wordt voor medicijnflesjes, melk- en wasmiddelverpakkingen. Polyethyleen is zeer resistent tegen een breed scala aan chemicaliën, maar heeft een laag smeltpunt.
Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) is een ideaal materiaal voor projecten die een hoge slagvastheid en een hoge scheur- en breukweerstand vereisen. ABS is licht van gewicht en kan worden versterkt met glasvezel. Het is duurder dan styreen, maar gaat langer mee vanwege de hardheid en sterkte. 3D-modellering van ABS met behulp van fusiegieten voor snelle prototyping.
Gezien zijn eigenschappen is ABS een goede keuze voor wearables. Bij Star Rapid hebben we de smartwatchbehuizing voor E3design gemaakt van spuitgegoten, zwart, voorgelakt ABS/PC-plastic. Deze materiaalkeuze maakt het hele apparaat relatief licht en zorgt tegelijkertijd voor een behuizing die bestand is tegen incidentele schokken, zoals wanneer het horloge een hard oppervlak raakt. Hoogslagvast polystyreen (HIPS) is een goede keuze als je een veelzijdig en slagvast materiaal nodig hebt. Dit materiaal is geschikt voor het maken van duurzame koffers voor elektrisch gereedschap en gereedschapskoffers. Hoewel HIPS betaalbaar is, wordt het niet als milieuvriendelijk beschouwd.
Veel projecten vereisen spuitgietmaterialen met een elasticiteit vergelijkbaar met rubber. Thermoplastisch polyurethaan (TPU) is een goede keuze, omdat er veel speciale formuleringen beschikbaar zijn voor een hoge elasticiteit, goede prestaties bij lage temperaturen en een lange levensduur. TPU wordt ook gebruikt in elektrisch gereedschap, rollen, kabelisolatie en sportartikelen. Dankzij de oplosmiddelbestendigheid heeft TPU een hoge slijt- en schuifsterkte en kan het in veel industriële omgevingen worden gebruikt. Het staat er echter om bekend dat het vocht uit de atmosfeer absorbeert, waardoor het tijdens de productie lastig te verwerken is. Voor spuitgieten is er thermoplastisch rubber (TPR), dat goedkoop en gemakkelijk te verwerken is, bijvoorbeeld voor het maken van schokabsorberende rubberen handgrepen.
Als uw onderdeel heldere lenzen of vensters vereist, is acryl (PMMA) het meest geschikt. Vanwege de stijfheid en slijtvastheid wordt dit materiaal gebruikt voor onbreekbare vensters zoals plexiglas. PMMA laat zich ook goed polijsten, heeft een goede treksterkte en is kosteneffectief voor massaproductie. Het is echter niet zo slagvast en chemisch bestendig als polycarbonaat (PC).
Als uw project een sterker materiaal vereist, is PC sterker dan PMMA en heeft het uitstekende optische eigenschappen, waardoor het een geschikte keuze is voor lenzen en kogelwerende ramen. PC kan ook bij kamertemperatuur worden gebogen en gevormd zonder te breken. Dit is handig voor prototyping, omdat er geen dure mallen nodig zijn. PC is duurder dan acryl en langdurige blootstelling aan heet water kan schadelijke chemicaliën vrijgeven, waardoor het niet voldoet aan de voedselveiligheidsnormen. Dankzij de slag- en krasbestendigheid is PC ideaal voor diverse toepassingen. Bij Star Rapid gebruiken we dit materiaal voor de behuizingen van de handheld terminals van Muller Commercial Solutions. Het onderdeel is CNC-gefreesd uit een massief blok PC; omdat het volledig transparant moest zijn, is het met de hand geschuurd en met stoom gepolijst.
Dit is slechts een kort overzicht van enkele van de meest gebruikte kunststoffen in de industrie. De meeste hiervan kunnen worden aangepast met verschillende glasvezels, UV-stabilisatoren, smeermiddelen of andere harsen om aan bepaalde specificaties te voldoen.
Gordon Stiles is de oprichter en directeur van Star Rapid, een bedrijf gespecialiseerd in rapid prototyping, rapid tooling en productie in kleine series. Op basis van zijn technische achtergrond richtte Stiles Star Rapid op in 2005 en onder zijn leiding is het bedrijf uitgegroeid tot 250 medewerkers. Star Rapid heeft een internationaal team van ingenieurs en technici in dienst die geavanceerde technologieën zoals 3D-printing en CNC-multi-axis-bewerking combineren met traditionele productietechnieken en hoge kwaliteitsnormen. Voordat hij bij Star Rapid kwam, was Stiles eigenaar en directeur van STYLES RPD, het grootste Britse bedrijf voor rapid prototyping en tooling, dat in 2000 werd verkocht aan ARRK Europe.
Geplaatst op: 19 april 2023