Een veelvoorkomende voorstelling van CNC-bewerking is meestal het werken met een metalen werkstuk. CNC-bewerking is echter niet alleen breed toepasbaar op kunststoffen, maar CNC-bewerking van kunststof is ook een veelgebruikt bewerkingsproces in diverse industrieën.
De acceptatie van kunststofbewerking als productieproces is te danken aan de brede waaier aan beschikbare CNC-kunststofmaterialen. Bovendien wordt het proces met de introductie van computer numerieke besturing nauwkeuriger, sneller en geschikter voor het maken van onderdelen met een hoge tolerantie. Hoeveel weet u over CNC-kunststofbewerking? Dit artikel bespreekt de materialen die compatibel zijn met het proces, beschikbare technieken en andere zaken die uw project kunnen helpen.
Kunststoffen voor CNC-bewerking
Veel verspaanbare kunststoffen zijn geschikt voor de productie van onderdelen en producten die diverse industrieën produceren. Hun gebruik hangt af van hun eigenschappen. Sommige verspaanbare kunststoffen, zoals nylon, hebben uitstekende mechanische eigenschappen waardoor ze metalen kunnen vervangen. Hieronder vindt u de meest voorkomende kunststoffen voor kunststofbewerking op maat:
ABS:
Acrylonitril-butadieen-styreen, oftewel ABS, is een lichtgewicht CNC-materiaal dat bekendstaat om zijn slagvastheid, sterkte en hoge bewerkbaarheid. Hoewel het over goede mechanische eigenschappen beschikt, blijkt de lage chemische stabiliteit uit de gevoeligheid voor vetten, alcoholen en andere chemische oplosmiddelen. Ook de thermische stabiliteit van puur ABS (d.w.z. ABS zonder additieven) is laag, omdat het kunststofpolymeer zelfs na het verwijderen van de vlam nog verbrandt.
Voordelen
Het is licht van gewicht zonder dat het zijn mechanische sterkte verliest.
Het kunststofpolymeer is goed bewerkbaar, waardoor het een populair materiaal is voor rapid prototyping.
ABS heeft een laag smeltpunt, waardoor het geschikt is voor (dit is belangrijk voor andere rapid prototyping-processen zoals 3D-printen en spuitgieten).
Het heeft een hoge treksterkte.
ABS heeft een hoge duurzaamheid en gaat dus langer mee.
Het is betaalbaar.
Nadelen
Bij verhitting komen er hete plasticdampen vrij.
Om te voorkomen dat dergelijke gassen zich ophopen, is goede ventilatie noodzakelijk.
Het smeltpunt is laag, waardoor er vervorming kan optreden door de hitte die de CNC-machine genereert.
Toepassingen
ABS is een zeer populaire technische thermoplast die door veel rapid prototyping-bedrijven wordt gebruikt voor de productie van producten vanwege de uitstekende eigenschappen en betaalbaarheid. Het is toepasbaar in de elektrotechnische en automobielindustrie voor de productie van onderdelen zoals toetsenbordkappen, elektronische behuizingen en dashboardcomponenten van auto's.
Nylon
Nylon of polyamide is een kunststofpolymeer met lage wrijving en een hoge slag-, chemische en slijtvastheid. De uitstekende mechanische eigenschappen, zoals sterkte (76 mPa), duurzaamheid en hardheid (116 R), maken het zeer geschikt voor CNC-bewerking en verbeteren de toepassing ervan in de automobiel- en medische onderdelenindustrie.
Voordelen
Uitstekende mechanische eigenschappen.
Het heeft een hoge treksterkte.
Kosteneffectief.
Het is een lichtgewicht polymeer.
Het is hitte- en chemicaliënbestendig.
Nadelen
De maatvastheid is laag.
Nylon neemt gemakkelijk vocht op.
Het is gevoelig voor sterke minerale zuren.
Toepassingen
Nylon is een hoogwaardige technische thermoplast die toepasbaar is voor prototyping en de productie van echte onderdelen in de medische en automobielindustrie. Componenten die van het CNC-materiaal worden vervaardigd, zijn onder andere lagers, ringen en buizen.
Acryl
Acrylaat, of PMMA (Polymethylmethacrylaat), is populair in de CNC-bewerking van kunststof vanwege de optische eigenschappen. Het kunststofpolymeer is doorschijnend en krasbestendig, vandaar de toepassingen in industrieën die dergelijke eigenschappen vereisen. Daarnaast heeft het zeer goede mechanische eigenschappen, wat blijkt uit de taaiheid en slagvastheid. Door de lage prijs is CNC-bewerking van acrylaat een alternatief geworden voor kunststofpolymeren zoals polycarbonaat en glas.
Voordelen
Het is licht van gewicht.
Acryl is zeer chemisch- en UV-bestendig.
Het is gemakkelijk te bewerken.
Acryl heeft een hoge chemische bestendigheid.
Nadelen
Het is niet zo goed bestand tegen hitte, stoten en slijtage.
Het kan scheuren bij zware belasting.
Het is niet bestand tegen gechloreerde/aromatische organische stoffen.
Toepassingen
Acrylaat is toepasbaar als vervanging voor materialen zoals polycarbonaat en glas. Het is dan ook toepasbaar in de auto-industrie voor de productie van lichtgeleiders en afdekkingen voor richtingaanwijzers, en in andere industrieën voor de productie van zonnepanelen, kasoverkappingen, enzovoort.
POM
POM of Delrin (commerciële naam) is een zeer bewerkbaar CNC-kunststofmateriaal dat door veel CNC-bewerkingsbedrijven wordt gekozen vanwege de hoge sterkte en bestendigheid tegen hitte, chemicaliën en slijtage. Er zijn verschillende soorten Delrin, maar de meeste industrieën vertrouwen op Delrin 150 en 570 vanwege hun maatvastheid.
Voordelen
Van alle CNC-kunststofmaterialen zijn ze het best bewerkbaar.
Ze hebben een uitstekende chemische bestendigheid.
Ze hebben een hoge maatvastheid.
Het heeft een hoge treksterkte en duurzaamheid, wat een langere levensduur garandeert.
Nadelen
Het is slecht bestand tegen zuren.
Toepassingen
POM vindt zijn toepassing in diverse sectoren. Zo wordt het in de automobielsector gebruikt voor de productie van onderdelen voor veiligheidsgordels. De medische apparatuurindustrie gebruikt het voor de productie van insulinepennen, terwijl de consumentengoederensector POM gebruikt voor de productie van elektronische sigaretten en watermeters.
HDPE
Hogedichtheidspolyethyleen (HDPE) is een thermoplast met een hoge weerstand tegen spanning en corrosieve chemicaliën. Het biedt uitstekende mechanische eigenschappen, zoals treksterkte (4000 PSI) en hardheid (R65), vergeleken met zijn tegenhanger. LDPE vervangt het in toepassingen met dergelijke eisen.
Voordelen
Het is een flexibele, bewerkbare kunststof.
Het is zeer resistent tegen stress en chemicaliën.
Het heeft uitstekende mechanische eigenschappen.
ABS heeft een hoge duurzaamheid en gaat dus langer mee.
Nadelen
Het heeft een slechte UV-bestendigheid.
Toepassingen
HDPE kent een breed scala aan toepassingen, waaronder prototyping, de productie van tandwielen, lagers, verpakkingen, elektrische isolatie en medische apparatuur. Het is ideaal voor prototyping omdat het snel en eenvoudig te bewerken is en de lage kosten het ideaal maken voor het maken van meerdere versies. Bovendien is het een goed materiaal voor tandwielen vanwege de lage wrijvingscoëfficiënt en hoge slijtvastheid, en voor lagers omdat het zelfsmerend en chemisch bestendig is.
LDPE
LDPE is een taai, flexibel kunststofpolymeer met een goede chemische bestendigheid en lage temperaturen. Het is breed toepasbaar in de medische industrie voor de productie van prothesen en ortheses.
Voordelen
Het is taai en flexibel.
Het is zeer corrosiebestendig.
Het is eenvoudig te verzegelen met behulp van warmtetechnieken zoals lassen.
Nadelen
Het is niet geschikt voor onderdelen die bestand moeten zijn tegen hoge temperaturen.
Het heeft een lage stijfheid en structurele sterkte.
Toepassingen
LDPE wordt vaak gebruikt voor de productie van tandwielen en mechanische componenten op maat, elektrische componenten zoals isolatoren en behuizingen voor elektronische apparaten, en onderdelen met een gepolijste of glanzende uitstraling. Bovendien maken de lage wrijvingscoëfficiënt, hoge isolatieweerstand en duurzaamheid het een ideaal materiaal voor hoogwaardige toepassingen.
Polycarbonaat
PC is een sterk maar lichtgewicht kunststofpolymeer met warmtewerende en elektrisch isolerende eigenschappen. Net als acryl kan het glas vervangen dankzij zijn natuurlijke transparantie.
Voordelen
Het is efficiënter dan de meeste technische thermoplasten.
Het is van nature transparant en kan licht doorlaten.
Het pakt de kleur heel goed op.
Het heeft een hoge treksterkte en duurzaamheid.
PC is bestand tegen verdunde zuren, oliën en vetten.
Nadelen
Het breekt af na langdurige blootstelling aan water van meer dan 60°C.
Het is gevoelig voor koolwaterstofslijtage.
Na verloop van tijd, als het langdurig wordt blootgesteld aan UV-straling, wordt het geel.
Toepassingen
Vanwege zijn lichte eigenschappen kan polycarbonaat glas vervangen. Het wordt dan ook gebruikt voor de productie van veiligheidsbrillen en cd's/dvd's. Daarnaast is het geschikt voor de productie van chirurgische instrumenten en stroomonderbrekers.
CNC-bewerkingsmethoden voor kunststof
CNC-bewerking van kunststofonderdelen omvat het gebruik van een computergestuurde machine om een deel van het kunststofpolymeer te verwijderen om het gewenste product te vormen. Het subtractieve productieproces kan talloze onderdelen produceren met een nauwkeurige tolerantie, uniformiteit en nauwkeurigheid met behulp van de volgende methoden.
CNC-draaien
CNC-draaien is een bewerkingstechniek waarbij het werkstuk op een draaibank wordt vastgehouden en tegen het snijgereedschap wordt gedraaid door te draaien of te draaien. Er zijn ook verschillende soorten CNC-draaien, waaronder:
Voor grote sneden is recht- of cilindrisch CNC-draaien geschikt.
Conisch CNC-draaien is geschikt voor het maken van onderdelen met kegelvormige vormen.
Er zijn verschillende richtlijnen die u kunt gebruiken bij het CNC-draaien van kunststof, waaronder:
Zorg ervoor dat de snijkanten een negatieve hellingshoek hebben om wrijving te minimaliseren.
Snijkanten moeten een grote reliëfhoek hebben.
Polijst het oppervlak van het werkstuk voor een betere oppervlakteafwerking en minder materiaalophoping.
Verlaag de voedingssnelheid om de nauwkeurigheid van de uiteindelijke sneden te verbeteren (gebruik een voedingssnelheid van 0,015 IPR voor ruwe sneden en 0,005 IPR voor nauwkeurige sneden).
Pas de speling, zijkanten en hellingshoeken aan het kunststofmateriaal aan.
CNC-frezen
CNC-frezen houdt in dat een frees materiaal van het werkstuk verwijdert om het gewenste onderdeel te verkrijgen. Er zijn verschillende CNC-freesmachines, onderverdeeld in 3-assige freesmachines en meerassige freesmachines.
Enerzijds kan een 3-assige CNC-freesmachine in drie lineaire assen bewegen (van links naar rechts, heen en weer, omhoog en omlaag). Hierdoor is deze machine zeer geschikt voor het maken van onderdelen met een eenvoudig ontwerp. Anderzijds kunnen meerassige freesmachines in meer dan drie assen bewegen. Hierdoor is deze machine geschikt voor het CNC-bewerken van kunststof onderdelen met complexe geometrieën.
Er zijn verschillende richtlijnen die u kunt gebruiken bij het CNC-frezen van kunststof, waaronder:
Bewerk een thermoplast versterkt met koolstof of glas met behulp van koolstofgereedschap.
Verhoog het toerental van de spindel door klemmen te gebruiken.
Verminder de concentratie van stress door afgeronde binnenhoeken te maken.
Koeling direct op de router om warmte af te voeren.
Kies rotatiesnelheid.
Ontbraam kunststof onderdelen na het frezen om de oppervlakteafwerking te verbeteren.
CNC-boren
CNC-boren van kunststof omvat het boren van gaten in een kunststof werkstuk met behulp van een boormachine met daarop een boorbit. De grootte en vorm van de boorbit bepalen de grootte van het gat. Bovendien speelt de boor ook een rol bij de spaanafvoer. U kunt verschillende soorten boormachines gebruiken, zoals tafelboormachines, staande boormachines en radiaalboormachines.
Er zijn verschillende richtlijnen die u kunt gebruiken bij het CNC-boren van kunststof, waaronder:
Zorg ervoor dat u scherpe CNC-boren gebruikt om spanning op het kunststof werkstuk te voorkomen.
Gebruik de juiste boor. Een boor van 90 tot 118° met een liphoek van 9 tot 15° is bijvoorbeeld geschikt voor de meeste thermoplasten (voor acryl gebruikt u een hellingshoek van 0°).
Zorg voor een gemakkelijke spaanafvoer door de juiste boor te kiezen.
Gebruik een koelsysteem om de tijdens het bewerkingsproces gegenereerde energie te verminderen.
Om de CNC-boor zonder schade te verwijderen, moet u ervoor zorgen dat de boordiepte minder is dan drie of vier keer de boordiameter. Verlaag ook de voedingssnelheid wanneer de boor bijna uit het materiaal is.
Alternatieven voor kunststofbewerking
Naast CNC-bewerking van kunststofonderdelen kunnen andere rapid prototypingprocessen als alternatief dienen. Veelvoorkomende processen zijn:
Spuitgieten
Dit is een populair massaproductieproces voor het werken met kunststof werkstukken. Spuitgieten omvat het maken van een mal van aluminium of staal, afhankelijk van factoren zoals duurzaamheid. Vervolgens wordt gesmolten kunststof in de matrijsholte gespoten, afgekoeld en krijgt de gewenste vorm.
Spuitgieten is geschikt voor zowel prototyping als de productie van echte onderdelen. Bovendien is het een kosteneffectieve methode, geschikt voor onderdelen met complexe en eenvoudige ontwerpen. Bovendien vereisen spuitgegoten onderdelen nauwelijks extra bewerking of oppervlaktebehandeling.
3D-printen
3D-printen is de meest gebruikte prototypingmethode in kleine bedrijven. Het additieve productieproces is een rapid prototypingtool die gebruikmaakt van technologieën zoals stereolithografie (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) en selectief lasersinteren (SLS) en wordt gebruikt voor de bewerking van thermoplasten zoals nylon, PLA, ABS en ULTEM.
Elke technologie omvat het maken van digitale 3D-modellen en het laag voor laag opbouwen van de gewenste onderdelen. Dit is vergelijkbaar met CNC-bewerking van kunststof, hoewel er in tegenstelling tot CNC-bewerking minder materiaalverspilling optreedt. Bovendien is er geen gereedschap nodig en is het geschikter voor het maken van onderdelen met complexe ontwerpen.
Vacuümgieten
Vacuümgieten of polyurethaan/urethaangieten maakt gebruik van siliconenmallen en harsen om een kopie van een origineel model te maken. Het rapid prototyping-proces is geschikt voor het creëren van kunststof met hoge kwaliteit. Bovendien zijn de kopieën bruikbaar voor het visualiseren van ideeën of het oplossen van ontwerpfouten.
Industriële toepassingen van CNC-bewerking van kunststof
CNC-bewerking van kunststof is breed toepasbaar dankzij voordelen zoals nauwkeurigheid, precisie en nauwe toleranties. Veelvoorkomende industriële toepassingen van het proces zijn onder andere:
Medische industrie
CNC-kunststofbewerking wordt momenteel toegepast bij de productie van medische onderdelen zoals protheses en kunstmatige harten. De hoge nauwkeurigheid en herhaalbaarheid zorgen ervoor dat het voldoet aan de strenge veiligheidsnormen die de industrie hanteert. Bovendien is er een breed scala aan materiaalopties en zijn er complexe vormen mogelijk.
Auto-onderdelen
Zowel auto-ontwerpers als ingenieurs gebruiken CNC-bewerking van kunststof om realtime auto-onderdelen en prototypes te maken. Kunststof is breed toepasbaar in de industrie voor het maken van op maat gemaakte CNC-onderdelen, zoals dashboards, vanwege het lichte gewicht, wat het brandstofverbruik verlaagt. Bovendien is kunststof bestand tegen corrosie en slijtage, iets wat de meeste auto-onderdelen ervaren. Daarnaast is kunststof gemakkelijk in complexe vormen te vormen.
Lucht- en ruimtevaartonderdelen
De productie van lucht- en ruimtevaartonderdelen vereist een productiemethode met hoge precisie en nauwe toleranties. Daarom kiest de industrie voor CNC-bewerking bij het ontwerpen, testen en bouwen van verschillende voor de lucht- en ruimtevaart bewerkte onderdelen. Kunststofmaterialen zijn toepasbaar vanwege hun geschiktheid voor complexe vormen, sterkte, lichtgewichtheid, hoge chemicaliënbestendigheid en hittebestendigheid.
Elektronische industrie
De elektronica-industrie geeft ook de voorkeur aan CNC-kunststofbewerking vanwege de hoge precisie en herhaalbaarheid. Momenteel wordt het proces gebruikt voor de productie van CNC-bewerkte elektronische onderdelen van kunststof, zoals kabelbehuizingen, toetsenborden en lcd-schermen.
Wanneer kiest u voor CNC-bewerking van kunststof?
Kiezen uit de vele hierboven besproken kunststofproductieprocessen kan een uitdaging zijn. Daarom volgen hieronder enkele overwegingen die u kunnen helpen bepalen of CNC-bewerking van kunststof de beste keuze is voor uw project:
Als kunststof prototypeontwerp met nauwe tolerantie
CNC-kunststofbewerking is de betere methode voor het maken van onderdelen met een ontwerp dat nauwe toleranties vereist. Een conventionele CNC-freesmachine kan een nauwe tolerantie van ongeveer 4 μm bereiken.
Als een kunststofprototype een hoogwaardige oppervlakteafwerking vereist
Een CNC-machine biedt een hoogwaardige oppervlakteafwerking, waardoor deze geschikt is als uw project geen extra oppervlakteafwerking nodig heeft. Dit in tegenstelling tot 3D-printen, waarbij tijdens het printen lagen achterblijven.
Als een kunststofprototype speciale materialen vereist
CNC-bewerking van kunststof kan worden gebruikt om onderdelen te produceren uit een breed scala aan kunststoffen, waaronder onderdelen met speciale eigenschappen zoals hoge temperatuurbestendigheid, hoge sterkte of hoge chemische bestendigheid. Dit maakt het een ideale keuze voor het maken van prototypes met specifieke eisen.
Als uw producten zich in de testfase bevinden
CNC-bewerking is gebaseerd op 3D-modellen, die eenvoudig aan te passen zijn. Omdat de testfase voortdurend aanpassingen vereist, stelt CNC-bewerking ontwerpers en fabrikanten in staat om functionele kunststofprototypes te maken om ontwerpfouten te testen en op te lossen.
· Als u een voordelige optie nodig heeft
Net als andere productiemethoden is CNC-bewerking van kunststof geschikt voor het kosteneffectief vervaardigen van onderdelen. Kunststoffen zijn goedkoper dan metalen en andere materialen, zoals composieten. Bovendien is computergestuurde numerieke besturing nauwkeuriger en is het proces geschikt voor complexe ontwerpen.
Conclusie
CNC-kunststofbewerking is een breed geaccepteerd industrieel proces vanwege de nauwkeurigheid, snelheid en geschiktheid voor het maken van onderdelen met een nauwe tolerantie. Dit artikel bespreekt de verschillende CNC-bewerkingsmaterialen die compatibel zijn met het proces, beschikbare technieken en andere zaken die uw project kunnen helpen.
Het kiezen van de juiste bewerkingstechniek kan een grote uitdaging zijn, waardoor u gedwongen wordt om uw werk uit te besteden aan een leverancier van kunststof CNC-bewerkingsdiensten. Bij GuanSheng bieden we maatwerk in kunststof CNC-bewerkingsdiensten en kunnen we u helpen bij het maken van verschillende onderdelen voor prototyping of realtime gebruik, afhankelijk van uw wensen.
We hebben diverse kunststofmaterialen die geschikt zijn voor CNC-bewerking, dankzij een streng en gestroomlijnd selectieproces. Bovendien kan ons engineeringteam professioneel advies geven over de materiaalkeuze en ontwerpsuggesties. Upload uw ontwerp vandaag nog en ontvang direct offertes en een gratis DfM-analyse tegen een concurrerende prijs.
Plaatsingstijd: 13-11-2023