Выбор правильных материалов для деталей ЧПУ-фрезерных станков — экспертное руководство

Многие пластиковые прототипы — детали фрезерных станков. Обычные пластики: ABS, PC, PMMA, POM, PEEK блочные материалы можно обрабатывать на ЧПУ-фрезерных или токарных станках. Подробнее о том, как делать ЧПУ-детали.

Если нужен прототип с конкретным требованием к материалу, например прозрачный PC. Тогда процесс ограничен ЧПУ-обработкой (фрезеровка или точение). Конечно, литье под давлением тоже могло бы произвести деталь. Но нереально тратить тысячи или миллионы долларов на один прототип.

В статье два реальных кейса по выбору пластиковых материалов, вдохновленных реальными проектами. (Название, компания, продукт анонимизированы).

1. Сохранение цветовой согласованности с разными пластиковыми деталями фрезерных станков

Старый клиент пришел с новым запросом на новый прототип. Материал для трех деталей — белый PA6 (Нейлон). Две детали нужно склеить и отполировать.

Однако, как может быть известно, материал Нейлон «само смазывающийся», поэтому не может быть склеен с другими деталями. И Нейлон не рекомендуется полировать из-за свойств материала: после полировки поверхность фрезерованной нейлоновой детали становится даже шерше, чем просто фрезерованная ЧПУ.

Клиент заменил две детали для склеивания на белый PC, который можно склеить (хотя PC детали не склеиваются сильно) и полировать довольно гладко.

Однако, так как клиент очень заботится об эстетике прототипа, если все детали собираются и презентуются важным клиентам, цвет деталей должен быть согласован. Дело в том, даже если PC и Нейлон оба белые, они слегка разные по белому. Фото ниже сделаны мною, чтобы показать клиенту разницу:

Как видно на фото, хотя оба белые, в реальности они немного различаются. Это малая деталь, но если эстетика действительно важна для прототипа, например, прототипы презентуются важным клиентам или на выставке, игнорировать согласованность цветов разных материалов — плохая идея.

Вернувшись к истории, увидев фото, клиент выбрал белый ABS для всех трех деталей и был доволен итоговым результатом.

2. Есть ли альтернатива прозрачным деталям из PC на фрезерных станках?

Как указано в начале, если материал должен быть PC, единственный процесс для прототипа — ЧПУ-обработка. Но что, если мне нужен только прозрачный прототип, может быть любой прозрачный материал, и хочу стоимость как можно ниже?

Новый клиент прислал несколько файлов дизайна с простым сообщением: «Нужен прозрачный полированный поликарбонатный прототип. Есть деталь, требующая прозрачный тефлон» (часть информации скрыта).

Так как сообщение простое, и нет блочного материала прозрачного тефлона (только гранулы для литья), я позвонил по оставленному номеру.

После общения узнал: вся деталь должна держать около 5 галлонов воды, материал не обязательно PC. Все детали могут быть из других прозрачных материалов. Клиент хочет потратить минимум денег на прототип и проверить, функционирует ли изделие. Деталь не должна быть очень прозрачной. Приемлемо, если видно внутри. Если слишком дорого сделать прозрачную деталь, то если не такая прозрачная — тоже ок.

Получив всю информацию, рекомендовал 3D-печать для этой детали и прозрачную полировку поверхности. 3D-печать может делать много сложных форм и обычно стоит гораздо дешевле ЧПУ. Иногда если деталь слишком сложна для ЧПУ-фрезеровки, её нужно разбить на несколько частей, обработать отдельно и склеить в конце.

В этом случае, учитывая, что деталь должна держать много воды, лучше не разбивать детали, потому что как бы крепок ни был клей, есть возможность, что склеенные детали не удержат столько воды.

Недостатки 3D-печати: могут быть мелкие пузырьки внутри, материал ограничен, для SLA только фотореактивная смола, для SLS поверхность довольно шершавая, которую нельзя полировать или покрасить для лучшей эстетики.

После предварительного обзора дизайнов моей инженерной командой и мной, предложили пять вариантов обработки: ЧПУ-фрезеровка PC с паровой полировкой, ЧПУ-фрезеровка PC без паровой полировки, 3D-печать с прозрачной полировкой, 3D-печать без полировки, 3D-печать с полировкой только одной детали. Также прислали фото-примеры каждого варианта.

В данном случае, если материал должен быть поликарбонат, некоторые детали потребовали бы разделения и склеивания из-за структуры дизайна и ограничений ЧПУ. Предоставили конкретный план разделения и склеивания (учитывая 5 галлонов воды). Поверхность фрезерованных PC-деталей довольно мутная, не прозрачная, поэтому для прозрачности нужна паровая полировка. Если требование к прозрачности высокое, деталь должна быть парово отполирована и вручную. В этом случае котировали только паровую полировку.

Если 3D-печать (SLA), не нужно разделять детали, все можно обработать как целые, затем собрать. Но только что напечатанные детали, даже из прозрачного материала, мутные, нужно полировать вручную для прозрачности.

Среди пяти вариантов, наибольшая стоимость — ЧПУ-фрезеровка PC с паровой полировкой, наименьшая — 3D-печать (SLA) прозрачный материал без полировки.

Увидев все предложения, клиент выбрал 3D-печать и полировку одной детали, которая должна быть прозрачной. Деталь работает хорошо и теперь готова для литья под давлением.

Заключение

Хотя в вышеуказанных проектах выбор подходящих пластиковых материалов — малые детали, мы всегда терпеливы и стремимся предоставлять оптимальные услуги для клиентов.