Plastic fabrication turns plastic stock, лист, or resin into finished parts. Методите варират от CNC обработка и лазерно рязане до термоформоване, екструзия, заваряване, 3D печат, и формоване. Това ръководство сравнява методите, материали, приложения, и критерии за подбор.
Какво е производство на пластмаса?
Пластмасовата изработка е процес на оформяне, рязане, присъединяване, или формоване на пластмаса в завършен компонент.
Изборът на процес зависи от количеството, геометрия, толерантност, материал, и повърхностно покритие. Някои методи премахват материала. Други образуват, присъединете се, или го оформете. Правилният метод балансира разходите, Време за водене, и частично изпълнение.
Термопласти срещу термореактивни материали
Пластмасите се делят на два основни класа, и класът ограничава кои методи за производство работят.
Термопластите се размекват при нагряване и могат да бъдат претопени. Често срещаните примери включват ABS, поликарбонат, POM, найлон, PEEK, ПП, и PE. Те често могат да бъдат обработени, заварени, и термоформовани.
Термореактивните материали се втвърдяват трайно и не се топят повторно. Примерите включват епоксидна смола, фенолни, полиуретан, и силикон. Те обикновено се свързват с лепила, а не се заваряват. Възможна е механична обработка, но втвърдените термореактивни материали често са по-крехки от термопластичните.
Методи за производство на пластмаса
Тези групи методи покриват повечето пластмасови части.
| Метод | Най -доброто за | Инструментална екипировка | Типичен обем |
| CNC обработка | Прецизни части, прототипи | Само приспособления | 1 до хиляди |
| Лазер и водоструйка | Плоски листови части | Няма | 1 до хиляди |
| Термоформоване | Големи тънкостенни черупки | Инструмент за формуляри | Десетки до хиляди |
| Вакуум кастинг | Реплики в малък обем | Силиконова форма | Десетки до стотици |
| Екструзия | Непрекъснати профили | Екструзионна матрица | Стотици до много голям обем |
| Ротационно формоване | Големи кухи части | Мухъл | Десетки до хиляди |
| 3D печат | Сложни прототипи и малък обем | Няма | 1 до стотици |
| Шприцоване | Сложни части с голям обем | Мухъл | Хиляди до милиони |
| Издухване | Кухи бутилки и резервоари | Мухъл | Хиляди до милиони |
| Заваряване и съединяване | Изработени възли | Приспособления | 1 до хиляди |
CNC обработка на пластмаси
CNC машинната обработка изрязва пластмаса от твърд материал, лист, или екструдирани форми.
Дава добра точност на размерите и е подходящ за прототипи, приспособления, и части с нисък до среден обем. Обичайните операции включват фрезоване, обръщане, пробиване, и маршрутизиране. Пластмасите се обработват различно от металите. Топлина, Евакуация на чип, и напукването под напрежение трябва да се управлява.
За пластмасови части с тесен толеранс, складово състояние, остатъчно напрежение, абсорбция на влага, термично разширение, и топлината на обработка може да повлияе на крайните размери. За някои инженерни пластмаси може да се изисква отгряване или поетапна обработка. Вижте нашите CNC обработка на пластмаса Ръководство.
Лазерно рязане и водно рязане
Лазерно и водоструйно изрязване на плосък пластмасов лист без твърд инструмент.
Лазерното рязане може да бъде бързо и да създава чисти ръбове върху съвместими пластмасови листове, но качество на ръба, изпарения, топене, обезцветяване, и рискът от пожар зависят силно от полимера. PVC отделя корозивни и опасни изпарения и не трябва да се реже с лазер.
Водоструйното рязане избягва топлината, така че е подходящ за по-дебели профили и чувствителни на топлина материали. Той също така избягва ръба, засегнат от топлината, но абразивната водна струя може да остави текстурирана повърхност на рязане и може да изисква довършване на ръбовете.
Термоформоване и вакуумно формоване
Термоформоването загрява пластмасов лист и го оформя върху или във форма.
Вакуумното формоване е често срещан тип. Инструменталната обработка струва по-малко от леенето под налягане, който подхожда на големи корици, тави, и заграждения. Тъй като листът се разтяга по време на формоването, дебелината на стената не е еднаква във всички области. Дълбоките изтегляния и ясната геометрия увеличават риска от изтъняване, така чернова, радиуси, и надбавката за подрязване трябва да се планира.
Пластмасова екструзия
Екструзията избутва разтопената пластмаса през матрица, за да създаде непрекъснат профил.
Подходящ е за тръби, канали, лист, и непрекъснати напречни сечения в материали като PVC, ПП, PE, коремни мускули, и компютър. Матрицата определя напречното сечение, така че промените в дизайна изискват нова матрица. Екструдираните профили се нарязват на дължина и често се нуждаят от вторична механична обработка, пробиване, или присъединяване.
Вакуум кастинг
Вакуумното леене излива смола в силиконова форма, направена от основен модел.
Подходящ е за прототипи с малък обем, полиуретанови реплики, външни модели, и производство на мостове от грубо десетки до стотици части. Силиконовите форми струват много по-малко от производствената форма. Компромисът е ограничен живот на формата и свойства на смолата, които могат да се различават от крайния производствен материал.
Ротационно формоване
Ротационното формоване загрява праха във въртяща се куха форма.
Подходящ е за големи кухи части като резервоари, кошчета, корпуси, и каяци. Разходите за инструменти са ниски в сравнение с леенето под налягане, което го прави полезен при нисък до среден обем. Времената на цикъла са дълги, дебелината на стената е трудно да се контролира точно, и фините детайли са ограничени.
Заваряване и съединяване на пластмаси
Заваряването и съединяването изграждат по-големи части или възли от по-малки части.
Обичайните методи включват заваряване с горещ газ, ултразвуково заваряване, свързване с разтворител, и лепила. Не всички пластмаси могат да бъдат заварени или свързани с разтворител. Полимерна химия, съдържание на пълнител, повърхностна енергия, съвместен дизайн, и чистотата определят дали даден метод на свързване ще работи надеждно. Вижте нашето ръководство за свързване на пластмаси.
3D Печат на пластмаси
3D печатът изгражда пластмасови части слой по слой.
FDM, Сла, SLS, и MJF покриват прототипи, сложна геометрия, и ниски обеми. Някои процеси, като SLS, mjf, и инженерство FDM, може също да произвежда функционални компоненти за крайна употреба. За по-строги толеранси, специфични свойства на материала, или по-големи производствени обеми, CNC обработка или формоване може да е по-подходящо.
Инжекционно формоване
Инжекционното формоване инжектира разтопена пластмаса в кухината на формата.
Може да произвежда комплекс, повтарящи се части с добър контрол на размерите, когато частта, материал, инструментална екипировка, и процесът са проектирани по подходящ начин. Свиване на смола, дизайн на инструменти, размер на частта, дебелина на стената, и контролът на процеса влияят върху крайната толерантност. Цената на мухъл е висока, така че обемът трябва да го оправдае. Вижте нашите леене под налягане обслужване.
Издухване
Формоването чрез издуване надува нагрята пластмасова заготовка или заготовка вътре във формата.
Прави кухи части като бутилки, контейнери, и танкове. Екструзионен удар, инжекционен удар, и формоването с разтегателно издухване покрива различни форми и обеми. Разпределението на дебелината на стените е основното предизвикателство при проектирането.
Материали за производство на пластмаса
Изборът на материал определя силата, температура, химическа устойчивост, и цена.
| Материал | Ключови свойства | Типична употреба |
| коремни мускули | Твърд, ниска цена, лесен за машинна обработка | Корпуси, прототипи |
| Акрил (PMMA) | ясно, твърд, полира добре | Покрития, дисплеи |
| Поликарбонат (настолен компютър) | Твърд, прозрачен | Пазачи, ударни части |
| POM / Делрин | скован, ниско триене, стабилен | Предавки, втулки |
| Найлон (PA) | Силен, устойчив на износване, абсорбира влагата | Износващи се части |
| PEEK | Механична с висока производителност, електрически, и аерокосмическа употреба, с избрани медицински оценки | Части с висока температура |
| PTFE | Ниско триене, химическа устойчивост | Уплътнения, изолатори |
| HDPE / UHMW-O | Ниско триене, химически устойчиви | Облицовки, Носете ленти |
| ПП | Химически устойчиви, жилав | Танкове, панти |
| ДОМАШЕН ЛЮБИМЕЦ / PETG | ясно, термоформовъчен лист | Опаковка, Покрития |
| PVC | Химически устойчиви, ниска цена | Тръбопровод, панели |
| PPS и PEI | Висока топлина и якост | Електрически, космическото пространство |
Напукване под напрежение на околната среда, поемане на влага, и топлинното разширение влияят на производителността. Тествайте материала в реална среда, когато е възможно.
Приложения по отрасли
| Индустрия | Типични части | Общи методи |
| електроника | Заграждения, изолатори, леки водачи | ЦПУ, лазерно рязане, формоване |
| медицински | Корпуси, течни части, компоненти на устройството | ЦПУ, формоване |
| Индустриално оборудване | Пазачи, приспособления, износващи се части | ЦПУ, термоформоване |
| Хранителна преработка | Тави, Покрития, водачи | Термоформоване, ЦПУ |
| Автомобилна | Вътрешни панели, канали, прототипи | Термоформоване, формоване |
| Химическа обработка | Танкове, облицовки, тръбопроводи | Заваряване, механична обработка |
За медицински части и части в контакт с храни, клас на материала, проследяване, почистване, изисквания за биосъвместимост или за контакт с храни, и приложимите регулаторни стандарти трябва да бъдат оценени отделно.
Как да изберете метод за производство на пластмаса
Изберете метода по количество, геометрия, толерантност, материал, и завършете.
Прототипите и малкият обем обикновено са в полза на обработката с ЦПУ, рязане, или 3D печат. Точката на рентабилност зависи от геометрията, материал, разходи за инструментална екипировка, Време за цикъл, толерантност, и довършителни. По-големият обем благоприятства термоформоването, екструзия, или формоване.
| Изискване | Вероятен метод |
| Еднократна прецизна част | CNC обработка |
| Плоски листови части | Лазерно или водоструйно рязане |
| Голям капак или тава | Термоформоване |
| Непрекъснат профил | Екструзия |
| Голяма куха част с малък до среден обем | Ротационно формоване |
| 10 да се 100 прототипи на външен вид | Вакуум кастинг |
| Сложен прототип | 3D печат |
| Присъединен монтаж | Заваряване или залепване |
| Комплексна част с голям обем | Шприцоване |
| Куха част с голям обем | Издухване |
Вижте CNC обработка срещу леене под налягане когато обемът е решаващ фактор.
DFM съображения по процес
Правилата за проектиране се различават според процеса, така че приложете правилния набор.
- CNC обработка: избягвайте ненужно тънките стени, планирайте достъпа и фиксирането на инструмента, и отчитат пластичното движение и топлина.
- Формоване: използвайте последователни стени, чернова, радиуси, и дизайн на ребро или втулка, и позволяват свиване.
- Термоформоване: проект на план, дълбочина на рисуване, изтъняване на стените, и надбавка за подрязване.
- Заваряване и залепване: проектна геометрия на фугата, припокриване, и подготовка на повърхността за избрания метод.
- Рязане на листове: избягвайте острите вътрешни ъгли, които започват пукнатини.
Отчетете абсорбцията на влага в хигроскопични материали като найлон. Помислете за облекчаване на напрежението или отгряване, когато стабилността на размерите или стресът, предизвикан от машинната обработка, е от решаващо значение за подходящи инженерни пластмаси. Вижте нашето ръководство за дизайн на пластмасови части за технологичност.
Фактори на разходите
Цената на производството на пластмаса зависи от метода, материал, размер, толерантност, завършек, и количество.
- Инструментална екипировка: формоване, ротационно формоване, и термоформоването се нуждаят от форми или инструменти за формоване.
- Машинно време: CNC и времева скала за рязане с функции.
- Материал и използване на материалите: процентът на скрап влияе върху цената.
- Настройка: приспособленията и програмирането добавят разходи при нисък обем.
- Довършителни и вторични механични обработки: полиране, залепване, и операции за добавяне на обработка след формоване.
- Сглобяване и опаковане: допълнителните стъпки добавят разходи.
- инспекция: тесните допуски изискват повече измервания.
За работа с малък обем, обработката и рязането често намаляват или елиминират специалните разходи за твърди инструменти, въпреки че тела, програмиране, и настройката все още допринасят за разходите. При много големи обеми, формоване, екструзия, или други специални производствени процеси могат да осигурят по-ниски разходи за единица продукция.
Когато пластмасата може да не е най-добрият материал
Пластмасата не винаги е правилният материал или метод.
- Частите с висока температура или високо натоварване може да се нуждаят от метал.
- При много големи обеми, формоване, екструзия, или други специализирани производствени процеси могат да осигурят по-ниска цена на единица продукция от CNC машинна обработка или 3D печат.
- Някои пластмаси трудно се залепват или заваряват надеждно.
- Тесните допуски в меките пластмаси са трудни за задържане.
- Химическото излагане може да изключи иначе подходящи пластмаси.
Ако частта трябва да е метална, сравнете материалите, преди да изберете процес.
често задавани въпроси
Какво е пластмасова изработка?
Това е процесът на рязане, формиране, присъединяване, или формоване на пластмаса в готови части.
Кой метод за производство на пластмаса да избера?
Изберете въз основа на геометрията, материал, количество, толерантност, завършек, бюджет за инструменти, и време за изпълнение. CNC отговаря на прецизни детайли с малък обем. Термоформоването е подходящо за големи тънкостенни корпуси. Екструдирането подхожда на непрекъснати профили. Шприцоването подхожда на сложни части с голям обем.
CNC обработката добра ли е за пластмасови части?
да. Той е подходящ за прототипи и малък до среден обем с добра точност на размерите.
Коя пластмаса е най-добра за обработка?
POM / Delrin е една от най-лесните инженерни пластмаси за машинна обработка. Най-добрият материал зависи от силата, температура, триене, химическа устойчивост, прозрачност, и цена.
Могат ли лазерните ножове да режат всички пластмаси?
не. PVC не трябва да се реже с лазер, защото отделя корозивни и опасни изпарения.
Кога трябва да избера леене под налягане?
Когато обемът е достатъчно голям, за да оправдае цената на формата и е повторяем, необходими са сложни части.
Каква е разликата между термопласти и реактивни пластмаси?
Термопластичните пластмаси могат да бъдат претопени и често са заваряеми. Термореактивните материали се втвърдяват трайно и обикновено се свързват с лепила.
Получете оферта за вашите пластмасови части
Изпратете своя 3D модел, 2D рисунка, материална или сервизна среда, количество, толерантност, и изисквания за завършване. Нашите инженери могат да прегледат геометрията и да препоръчат най-подходящия производствен процес преди оферта.
