Руководство для производителей: выбор оптимальных материалов для прототипов

Введение

Мы живем в пластиковом мире. Утром первый предмет во рту — пластиковая зубная щетка. Еду достаем из пластиковых пакетов, готовим в пластиковых приборах, берем пластиковые вещи на работу, ездим на машинах, состоящих на 30% из пластика. Да, мы в пластиковом мире. Пластик дешев, хорошо обрабатывается, долговечен. Идеален для изготовления? Есть нюансы.

Существуют тысячи типов пластиков на любой случай. Как выбрать материал для своего продукта? Можно потратить много времени на поиск идеальной формулы. Но перед этим стоит рассмотреть распространенные пластики на этапе прототипирования. Их легче найти, технологии производства лучше отработаны для популярных материалов. Список популярных прототипирующих пластиков — чтобы выбирать у любого производителя прототипов, не искать где-то далеко и дорого.

Полиметилметакрилат (PMMA)

Обзор. Сложное название PMMA, но вы знаете его как акриловое стекло. Применяется везде: фары авто, окна, дисплеи, лампы.

Преимущества. PMMA прозрачен и устоен к удару — намного лучше стекла. Эти свойства плюс коррозионная стойкость внедрили PMMA в жизнь. Легко обрабатывается: резать, лить, формировать. Жесткий, размерно-стабилен, работает до 160 °C.

Недостатки. Несмотря на прочность выше стекла, PMMA все равно хрупок по сравнению с другими пластиками. Слаб к воде и некоторым углеводородам (алины). Контакт с водой — набухание, углеводороды растворяют.

Применение. Широко как замена стекла где высок риск разлома: светофоры, автолампы. Для экспериментов и демонстраций (аэродинамические трубы). В медицине: прозрачные долговечные приборы, даже линзы. Если нужна исключительная прозрачность, полируемая до стекла, или заливка объекта в прозрачную оболочку — PMMA идеален.

Нейлон (Полиамид)

Обзор. Если PMMA жесткий и хрупкий, нейлон — гибкий и прочный. Интересно: исключительные свойства позволяют делать из него волокна. Да, вы иногда носите пластиковую одежду.

Преимущества. Очень гибкий и при этом прочный, исключительная износостойкость. Не ломается. Легкий, теплостойкость выше PMMA — до 195 °C.

Недостатки. Хуже стойкость к химии и коррозии. Растворяется кислотами, щелочами, сильными жидкостями. Плохо переносит солнечный свет: УФ разрушает микроструктуру. Набухает в воде как PMMA. Высокий усадка — проблема при литье в формы.

Применение. Основное — волокна: одежда, рюкзаки, салфетки, автошины. За прочность и износостойкость используют для деталей с трением: подшипники, шестеренки.

Акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS)

Обзор. ABS стал популярен с ростом аддитивных технологий. Низкая усадка, отличные формообразовательные свойства, относительная дешевиза. Сейчас ABS — главный пластик для быстрого прототипирования.

Преимущества. Устойчив к большинству агентов, к которым слабы другие пластики: кислоты, щелочи. Очень глянцевый — если нужен блеск. Ударопрочен.

Недостатки. Не очень прочен по сравнению с другими. Низкая рабочая температура < 90 °C. Слабо токсичен — плохо для игрушек и детских товаров. Значительная усадка.

Применение. Дешевый, хорошо формируется — идеален для 3D-печати. Много самодельных деталей из ABS. Из-за глянца используют в корпусах бытовой техники, телефонов. Если ограничен бюджет или не уверены в дизайне — 3D-печать или ЧПУ из ABS, чтобы не переплачивать.

Полиоксиметилен (POM)

Обзор. У этого пластика микроструктура ближе всего к кристаллической среди пластиков, свойства ближе к металлам, сохраняя легкость.

Преимущества. Высокая прочность и устойчивость к усталости. Хорошая тепловая стабильность (до 166 °C). Очень жесткий, коррозионно-стойкий, хорошие трения. Один из немногих пластиков с высокой влагостойкостью.

Недостатки. Неровная усадка — главная проблема. Трудно предсказать, создает проблемы при литье/формовке. Укрепляющие частицы затупляют инструмент при резании.

Применение. Высокие тяговые свойства — инженерные детали и механизмы. Пластиковые насосы (хорошие трения). Детали, контактирующие с влагой — не набухают.

Поликарбонат (PC)

Обзор. PC постоянно конкурирует со стеклом и PMMA. Для прозрачных изделий выбор между ними. PC можно тонировать для цветного стекла, есть непрозрачные модификации.

Преимущества. Ударопрочность намного выше PMMA и стекла. Высокая теплостойкость, работает выше 150 °C.

Недостатки. Немного хуже под УФ: теряет прозрачность со временем. Легко царапается — прозрачные прототипы защищают спецпленкой. Не для контакта с пищей/органикой — может выделять вредные испарения со временем.

Применение. Всё прозрачное можно сделать из PC как из PMMA: автофары, усиленное стекло. Широко в быстром прототипировании, дешевле PMMA. Если нужен высокопрочный прозрачный/тонированный прототип — смотрите в сторону PC.

Вот самые распространенные пластики для выбора. Помните: выбирайте. Жесткий или гибкий. Учитывайте условия работы и температуру. Сделайте расчет на растяжение. И решите, нужна ли прозрачность.

Кастомные пластиковые прототипы — нужны ли они вам?

WayKen всегда стремится быть профессиональным производителем пластиковых прототипов, предлагая экономичные услуги ЧПУ-обработки пластиков для глобальных клиентов. Узнайте больше о нашем пластиковом прототипировании, загрузите CAD-файлы сегодня для бесплатного расчета стоимости.