Auteur: Karl D’haveloose

Aan materialen geen gebrek om te verspanen tot onderdeel of prototype. Maar een grondige kennis van alle materialencriteria en hun arsenaal aan gebruiksvoordelen is vandaag de dag een must voor toekomstige projecten met een duurzame en kostprijsbewuste insteek.

Bij CNC-bewerking van kunststoffen wordt meestal in dicht materiaal gesneden, wat resulteert in een lagere totale massa. Veel fabrikanten die zich met dergelijke processen bezighouden, moeten binnen bescheiden budgetten blijven werken. Dat geldt vooral voor starters of bedrijven, die prototypes maken om innovatieve concepten te visualiseren. Laten we eens inzoomen op polymeerbewerking, wellicht handig om even uw materiaalkennis voor je volgend kostenefficiënt project op te frissen.

1. Polycarbonaat

Productontwerpers kiezen vaak voor polycarbonaat, dat CNC-bewerkers waarderen vanwege de uitstekende duurzaamheid. Dit materiaal is ook slagvast en hittebestendig, eigenschappen die tal van toepassingen in de praktijk nodig hebben. Deze taaiheid ondersteunt de kosteneffectiviteit van polycarbonaat omdat gebruikers van de afgewerkte onderdelen erop kunnen vertrouwen dat het goed zal presteren gedurende een lange levensduur.

Polycarbonaat is niet alleen een van de meest gebruikte polymeermaterialen voor machinale bewerking, het is ook gemakkelijk bij recyclen. Dat aspect kan belangrijk zijn als duurzaamheid een van de belangrijkste waarden is van uw fabriek.

2.Polypropyleen

Naast de kosteneffectiviteit biedt deze polymeer een hoge chemische weerstand. Omdat het ook herhaalde sterilisaties kan verdragen, wordt polypropyleen vaak gekozen door ontwerpers van medische hulpmiddelen, die een CNC-bewerkingsproces specificeren.

Door polypropyleen van medische kwaliteit te kiezen, is het materiaal ook splintervrij en ondoordringbaar. De keuze voor kunststof in plaats van metaal bespaart geld, zelfs bij de productie van een relatief klein aantal onderdelen. Een mogelijk nadeel is echter dat polypropyleen een grotere kans op smelten heeft dan andere polymeren. De productie- en gebruiksvereisten bepalen de materiaalkeuze om dat te voorkomen.

3. Acrylonitril-butadieenstyreen (ABS)

Dit is een veelgebruikt, betaalbaar thermoplastisch polymeer, waarvan de kosten meestal hoger zijn dan die van polypropyleen, maar lager dan die van polycarbonaat. Dit materiaal is geschikt voor een breed scala aan productiebehoeften en biedt slagvastheid.

Omdat polymeren sterker zijn en minder wegen, worden ze vaak gebruikt bij onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart. Als een professioneel bewerkingsbedrijf met je wil samenwerken aan een ontwikkelings- of prototypingproject, wees dan duidelijk over je budget en andere vereisten, zodat die experts het meest relevante advies kunnen geven over ABS of andere potentiële materialen.

4. Onversterkt of glasgevuld nylon

Je kunt nylon voor polymeerbewerking kopen als onversterkte of glasgevulde versie, waarbij laatstgenoemde een keuze is voor projecten die materialen met extra stijfheid vereisen. CNC-gereedschappen met hardmetalen punten - in plaats van stalen gereedschappen met hoge snelheid - zijn nodig om met deze optie te werken.

Veel elektronicafabrikanten kiezen voor CNC-verspaning om interne processen te verbeteren en ordervolumes te verhogen. Nylon is een populair materiaal voor het maken van dragers voor het monteren van printplaten, hoewel het veelzijdig is in tal van andere industrieën en toepassingen.

5. Hoge dichtheid polyethyleen

Bij de selectie van dit polymeer voor CNC-bewerking moet rekening worden gehouden met de polykristallijne structuur, die zal resulteren in een wasachtige afwerking van het oppervlak. Hoge dichtheid polyethyleen (HDPE) biedt een uitstekende sterkte/dichtheid-verhouding en is bestand tegen corrosie. Het is ook gemakkelijk recycleerbaar.

HDPE-materiaal is voor machinisten lastiger om mee te werken dan sommige andere materialen die hier worden beschreven. Machinisten zullen echter goede resultaten behalen met bits met enkele of dubbele groeven en hoge machinesnelheden.

6. Polyethyleentereftalaat (PET)

Dit is een uitstekende keuze voor projecten van fabrikanten, die kostenefficiëntie hoog in het vaandel dragen en op zoek zijn naar een lichtgewicht polymeer bewerkingsalternatief. Het gebruik van lichtere materiaalopties biedt opmerkelijke voordelen, vooral wanneer CNC-verspaning met 3D-printen wordt gecombineerd. Deze optie is een opkomende, steeds populairdere productieroute voor productiebedrijven die tijd en geld moeten besparen.

In één voorbeeld gebruikte de fabrikant zowel 3D-printen als CNC-verspaning om statorboringen te maken voor motoren van elektrische voertuigen. Ze begonnen met 3D-geprinte geometrische vormen om de massa van de onderdelen te verminderen. Daarnaast zorgde de keuze voor een polymeercomposiet voor de as van het onderdeel voor een gewichtsbesparing van 40 tot 50% in vergelijking met onderdelen met een metalen kern.

In een andere benadering hebben fabrikanten gerecycled PET en standaard polymeermengsels onderzocht om composieten met hoge treksterkte te maken.

7. Polyvinylchloride (PVC)

Een van de meest gebruikte kunststoffen, vooral voor weerbestendige onderdelen of onderdelen die langdurig gebruikt moeten worden. PVC is verkrijgbaar in harde en soepele varianten en sommige producenten gebruiken additieven om het nog meer hanteerbaar te maken.

Tijdens het verspanen moeten wateroplosbare koelmiddelen gebruikt worden om te voorkomen dat CNC-machines oververhit raken. Scherp snijgereedschap geeft de beste resultaten en hoge snijkrachten of overmatig opspannen zijn meestal niet nodig bij het bewerken van polyvinylchloride.

Kies voor evenwicht tussen kostprijs, materiaal- en gebruikscriteria

Een laatste overweging bij het selecteren van polymeermaterialen is dat kostenefficiëntie slechts één aspect is van succesvol CNC-bewerken. Geld besparen vormt een begrijpelijk doel, maar u moet er ook voor zorgen dat het gekozen materiaal bestand is tegen de beoogde toepassing van het bewerkte product. De bijbehorende problemen kunnen de verwachte kostenbesparende voordelen overschaduwen, wanneer dit niet gebeurt.

Bestudeer vergelijkbare projecten en commerciële producten om meer te weten te komen over de populairste polymeren voor specifieke toepassingen. Bespreek bij het ontwerpen van een programma altijd relevante details om aan de specificaties van een klant te voldoen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan hoe kostengerelateerde afwegingen onbedoelde tekortkomingen in de prestaties kunnen veroorzaken.

Wanneer je externe leveranciers kiest om je te helpen bij aanstaande projecten, vertrouw dan op hun expertise en luister naar hun advies om binnen het budget te blijven, terwijl je andere behoeften aanpakt. Je kunt offertes aanvragen om te zien of de aankoop van materialen in bulk de kosten redelijker kan maken en je in staat stelt om meer van je budget te gebruiken voor een optie, die iets meer kost dan oorspronkelijk gepland.