1.Технологические процессы изготовления деталей из пластмасс. Особенности механической обработки деталей из пластмасс.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС. ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС.
Пластмассы являются наиболее распространенными материалами для производства деталей и продуктов конечного использования, от потребительских товаров до медицинских устройств. Пластмассы являются универсальной категорией материалов, с тысячами вариантов полимеров, каждый со своими специфическими механическими свойствами. Но как изготавливаются пластиковые детали? Различные процессы производства пластмасс были разработаны для охвата широкого спектра применений, геометрии деталей и типов пластмасс. Для любого дизайнера и инженера, работающего в области разработки продуктов, крайне важно быть знакомым с вариантами производства, доступными сегодня, и новыми разработками, которые сигнализируют о том, как детали будут изготовлены завтра.
Это руководство содержит обзор наиболее распространенных производственных процессов для производства пластиковых деталей и рекомендации, которые помогут вам выбрать лучший вариант для вашего применения.
Как правильно выбрать процесс производства пластмасс
Учитывайте следующие факторы при выборе производственного процесса для вашего продукта:
Форма: Имеют ли ваши детали сложные внутренние функции или жесткие требования к допуску? В зависимости от геометрии конструкции, производственные варианты могут быть ограничены, или они могут потребовать значительного проектирования для оптимизации производства (DFM), чтобы сделать их экономичными в производстве.
Объем/стоимость: Каков общий или годовой объем деталей, которые вы планируете производить? Некоторые производственные процессы имеют высокие начальные затраты на оснастку и настройку, но производят детали, которые недороги на основе деталей. Напротив, производственные процессы с низким объемом имеют низкие затраты на запуск, но из-за более медленного времени цикла, меньшей автоматизации и ручного труда затраты на деталь остаются постоянными или снижаются лишь незначительно при увеличении объема.
Время упреждения: Как быстро вам нужны детали или готовая продукция? Некоторые процессы создают первые детали в течение 24 часов, в то время как оснастка и настройка для определенных крупномасштабных производственных процессов занимает месяцы.
Материал: Каким стрессам и напряжениям должен противостоять ваш продукт? Оптимальный материал для данного применения определяется рядом факторов. Стоимость должна быть сбалансирована с функциональными и эстетическими требованиями. Рассмотрите идеальные характеристики для вашего конкретного применения и сравните их с доступными вариантами в данном производственном процессе.
Виды пластмасс
Пластмассы выпускаются в тысячах разновидностей с различными базовыми химическими веществами, производными и добавками, которые разработаны для покрытия широкого спектра функциональных и эстетических свойств.
Чтобы упростить процесс поиска материала, наиболее подходящего для данной детали или изделия, давайте сначала рассмотрим два основных вида пластика: термопласты и термореактивные материалы.
Термопластиков
Термопласты являются наиболее часто используемым типом пластика. Главной особенностью, которая отличает их от термореактивных материалов, является их способность проходить через многочисленные циклы расплава и затвердевания без значительной деградации. Термопласты обычно поставляются в виде небольших гранул или листов, которые нагреваются и формируются в желаемую форму с использованием различных производственных процессов. Процесс является полностью обратимым, так как не происходит химической связи, что делает возможной переработку или плавление и повторное использование термопластов.
Распространенные типы термопластичных материалов:
• Акрил (ПММА)
• Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS)
• Полиамид (PA)
• Полимолочная кислота (PLA)
• Поликарбонат (PC)
• Полиэфирный эфир кетон (PEEK)
• Полиэтилен (ПЭ)
• Полипропилен (PP)
• Поливинилхлорид (ПВХ)
Термореактивные пластмассы
В отличие от термопластов, термореактивные пластмассы (также называемые термореактивными материалами) остаются в постоянном твердом состоянии после отверждения. Полимеры в термореактивных материалах сшиваются во время процесса отверждения, который индуцируется теплом, светом или подходящим излучением. Этот процесс отверждения образует необратимую химическую связь. Термореактивные пластмассы разлагаются при нагревании, а не плавятся, и не будут реформироваться при охлаждении. Переработка термореактивных материалов или возврат материала обратно в его базовые ингредиенты невозможны.
Распространенные типы термопластичных материалов:
• Эфир цианата
• Эпоксидный
• Полиэстер
• Полиуретан
• Силикон
• Вулканизированная резина
3D-печать
3D-принтеры создают трехмерные детали непосредственно из моделей САПР, создавая материал слой за слоем до тех пор, пока не будет сформирована полная физическая часть.
Производственный процесс
1. Настройка печати: Программное обеспечение для подготовки печати используется для ориентации и размещения моделей в пределах объема сборки принтера, добавления опорных структур (при необходимости) и нарезки поддерживаемой модели на слои.
2. Печатание: Процесс печати зависит от типа технологии 3D-печати: моделирование плавленого осаждения (FDM) расплавляет пластиковую нить, стереолитография (SLA) отверждает жидкую смолу, а селективное лазерное спекание (SLS) сплавляет порошкообразный пластик.
3. Постобработка: Когда печать завершена, детали удаляются из принтера, очищаются или моются, предварительно отверждаются (в зависимости от технологии) и удаляются опорные конструкции (если применимо).
Поскольку 3D-принтеры не требуют оснастки и минимального времени настройки для нового дизайна, стоимость изготовления пользовательской детали незначительна по сравнению с традиционными производственными процессами.
Процессы 3D-печати, как правило, медленнее и трудоемкие, чем производственные процессы, используемые для массового производства.
По мере совершенствования технологий 3D-печати стоимость детали продолжает падать, открывая более широкий спектр приложений с низким и средним объемом.
3D-ПЕЧАТЬ
Форма Высокая степень свободы
Время упреждения Менее 24 часов
Время цикла < от 1 часа до нескольких часов, в зависимости от размера детали и объема
Том Приложения с малым и средним объемом (~1-1000 деталей)
В то время как большинство процессов производства пластмасс требуют дорогостоящего промышленного оборудования, специализированных объектов и квалифицированных операторов, 3D-печать позволяет компаниям легко создавать пластиковые детали и быстрые прототипы собственными силами.
Компактные настольные или настольные системы 3D-печати для создания пластиковых деталей доступны по цене и не требуют очень мало места и не требуют специальных навыков, что позволяет профессиональным инженерам, дизайнерам и производителям ускорить итерации и производственные циклы от дней или недель до нескольких часов.
Материалы
На рынке существует много типов 3D-принтеров и технологий 3D-печати, и доступные материалы варьируются в зависимости от технологии.
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ
Моделирование плавленого осаждения (FDM) Различные термопласты, в основном ABS и PLA
Стереолитография (SLA) Термореактивные смолы
Селективное лазерное спекание (SLS) Термопласты, как правило, нейлон и его композиты
Обработка с ЧПУ
Обработка с ЧПУ включает в себя фрезы, токарные станки и другие управляемые компьютером вычитающие процессы. Эти процессы начинаются с твердых блоков, стержней или стержней из металла или пластика, которые формируются путем удаления материала путем резки, расточки, сверления и шлифования.
В отличие от большинства других процессов производства пластмасс, обработка с ЧПУ представляет собой субтрактивный процесс, в котором материал удаляется либо прядильным инструментом и неподвижной частью (фрезерование), либо прядильной деталью с фиксированным инструментом (токарный станок).

Производственный процесс