Według niepełnych statystyk w bibliotece materiałów znajduje się 45 serii polimerów, aż 85000 XNUMX rodzajów tworzyw sztucznych, które można z grubsza podzielić na dwie kategorie: tworzywa termoutwardzalne i tworzywa termoplastyczne. Wtryskiwanie jest jedną z najczęściej stosowanych metod wytwarzania dużych ilości części. Wybór odpowiedniego materiału wydaje się być trudnym zadaniem. Wymaga to od nas szczegółowej wiedzy na temat materiałów i musi odnosić się do celu, wydajności i kosztów produkcji części. Oczywiście niektóre materiały mogą być bardziej odpowiednie, ale nie ma jednej uniwersalnej sytuacji dla procesu formowania wtryskowego. Wybór odpowiedniego materiału może poprawić kształt, montaż i funkcjonalność części. W ostatecznej analizie wybrany materiał jest zawsze bezpośrednio powiązany z zastosowaniem części.
Główna różnica między tworzywami termoutwardzalnymi a tworzywami termoplastycznymi polega na ich różnych reakcjach na ciepło, co skutkuje odmiennymi wynikami.
A. Tworzywa termoutwardzalne
Materiał ten zwiększa wytrzymałość po podgrzaniu lub wystawieniu na działanie wysokich temperatur; na przykład produkty z termoutwardzalnych tworzyw sztucznych mogą zachować swoją ogólną wytrzymałość i kształt nawet w środowiskach narażonych na działanie wysokich temperatur. Ta cecha jest korzystna przy produkcji dużych, stałych części i komponentów, ponieważ są one w stanie wytrzymać częstsze użytkowanie i ekstremalne warunki. Jednakże tworzywa termoutwardzalne mają również oczywiste wady, ponieważ ich wewnętrzna struktura zmienia się pod wpływem ogrzewania, co uniemożliwia ich zmianę kształtu lub ponowne użycie. Wysoka temperatura topnienia tworzyw termoutwardzalnych również nie jest odpowiednia do procesów formowania wtryskowego, a nie wszystkie tworzywa termoutwardzalne mają tę samą temperaturę topnienia. Każdy materiał inaczej reaguje na ciepło, dlatego do konkretnego rodzaju termoutwardzalnego tworzywa sztucznego mogą być wymagane specjalistyczne maszyny i generalnie nie można ich używać zamiennie.
B. Termoplastyczny
Materiały termoplastyczne nie ulegają zmianom chemicznym w swojej strukturze po wielokrotnych cyklach ogrzewania i chłodzenia, dzięki czemu nadają się do recyklingu i ponownego wykorzystania. Pod względem formowania wtryskowego materiały termoplastyczne mają stosunkowo niską temperaturę topnienia, co jest znaczącą zaletą i czyni je bardziej odpowiednimi do produkcji części z tworzyw sztucznych na dużą skalę. Jednakże materiały termoplastyczne mają zazwyczaj wyższy koszt niż tworzywa termoutwardzalne.
2. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze materiałów
Odwrotne myślenie może być pomocne w znalezieniu odpowiedniego materiału na części plastikowe. Przygotuj się do odpowiedzi na następujące pytania: Do czego będą używane te części? Jakiego rodzaju presję wytrzymają? Czy będą pracować w trudnych warunkach? Czy montaż jest skomplikowany? Ustalenie priorytetów tych czynników może pomóc w wyborze odpowiedniego materiału.
A. Pozycja montażowa
Miejsce instalacji komponentu jest czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, niezależnie od tego, czy będzie on umieszczony w świetle słonecznym, na zewnątrz, w wilgotnym środowisku, czy też będzie instalowany wewnątrz większego zespołu.
B. temperatura
Czy komponent będzie działał w zimnej lodówce, w temperaturze pokojowej czy w środowisku o wysokiej temperaturze, np. pod maską samochodu?
C. koło życia
Średni czas pracy części wynosi 5, 10 lat lub więcej?
D. Gwarancja
Specyficzne dla branży motoryzacyjnej jest to, że należy wziąć pod uwagę możliwość awarii komponentu za kilka lat. Jaki będzie koszt naprawy?
mi. Ograniczenie kosztów
Tworzywa sztuczne klasy towarowej, takie jak polietylen o dużej gęstości lub polipropylen, mają zazwyczaj dużą gęstość i są stosunkowo niedrogie. Innym rodzajem są tworzywa konstrukcyjne, takie jak PEEK, PEI i inne materiały, które są bardzo odporne na wysokie temperatury i bardzo trwałe, ale mają wyższy koszt.
F. Wymagania dotyczące wyglądu
Czy komponent wymaga tekstury, jak wysokie musi być wykończenie powierzchni i czy kolorowe części będą bardziej odpowiednie niż przezroczyste.
Po udzieleniu odpowiedzi na początkowe pytania możesz wyeliminować większość materiałów, ale nadal musisz rozważyć serię pytań uzupełniających, aby jeszcze bardziej zawęzić zakres materiałów.
G. Funkcja projektowania
Rozważ właściwości mechaniczne części, czy musi ona być elastyczna, ściśliwa, wiążąca itp. Czy musi mieć wytrzymałość na rozciąganie? Jakie są wymagania dotyczące odporności części na uderzenia, izolacji elektrycznej itp.? Czy materiał wymaga łączenia z komponentami, na przykład poprzez formowanie wielomateriałowe lub formowanie wtryskowe? Waga części jest również ważnym czynnikiem branym pod uwagę.
H. Czynnik środowiskowy
Jakie będzie środowisko pracy tej części? Czy będzie miał kontakt z chemikaliami? Czy musi być ognioodporny? Jakie są wymagania dotyczące odporności na promieniowanie UV?
I. Zgodny
W przypadku niektórych branż obowiązują szczególne wymagania materiałowe dotyczące części. Czy Twoja część musi posiadać certyfikat dopuszczenia do kontaktu z żywnością, być zgodna ze standardami FDA, medycznymi, ISO, zgodnością elektryczną lub innymi normami?
3.Zalety i zastosowania powszechnie stosowanych materiałów termoplastycznych
Profesjonalna fabryka formowania wtryskowego zazwyczaj oferuje dziesiątki standardowych tworzyw sztucznych, ale musi także obsługiwać więcej materiałów specjalnych, zgodnie z wymaganiami klientów. Zgodnie ze spisem materiałów dostarczonym przez chińskiego dostawcę formowania wtryskowego, firmę DDPROTOTYPE, podsumowano zalety i zastosowania powszechnie stosowanych materiałów termoplastycznych.
A. ABS
I. Przewaga
ABS to wytrzymałe i odporne na uderzenia tworzywo sztuczne, które ma niski skurcz i stabilne właściwości wymiarowe, a także doskonałą odporność na kwasy i zasady i jest szeroko stosowane w różnych dziedzinach. Materiał ten jest stosunkowo niedrogi pod względem ceny.
II. obszar zastosowań
W tym między innymi produkty elektroniczne, piloty zdalnego sterowania, komputery, telefony, kosmetyki, urządzenia przenośne i obudowy.
III. Notatka
Na częściach formowanych wtryskowo wykonanych z ABS widoczne są linie splotu, a w grubszych obszarach mogą występować zapadnięcia i puste przestrzenie. Na szczęście ABS można zmieszać z PC, aby znacznie ulepszyć materiał i rozwiązać te problemy.
B. ABS/PC
I. Przewaga
Materiał będący mieszanką ABS/PC łączy w sobie wytrzymałość i odporność cieplną poliwęglanu z elastycznością i stabilnością wymiarową ABS, dzięki czemu jest to materiał o doskonałych właściwościach mechanicznych. Materiał ten ma wyższą odporność na ciepło niż ABS i wyższą odporność na uderzenia niż PC w warunkach niskich temperatur.
II. obszar zastosowań
Te mieszanki materiałów są powszechnie stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym i telekomunikacyjnym, a także w innych gałęziach przemysłu.
III. Notatka
Materiał ABS/PC maksymalizuje rozwiązanie wad w formowaniu pojedynczego materiału, takich jak problemy z grubym formowaniem. Tę mieszankę materiału można wybrać, gdy pożądana jest doskonała wydajność mechaniczna, a jednocześnie ma na celu zmniejszenie kosztów.
C. komputer
I. Przewaga
PC to przezroczyste tworzywo sztuczne o wysokiej przezroczystości optycznej, wysokiej wytrzymałości, ekstremalnej odporności na uderzenia, niskim skurczu i dobrej stabilności wymiarowej. Dodatkowo PC charakteryzuje się doskonałą odpornością na ciepło, a obrabiane z niego części charakteryzują się wysokim wykończeniem powierzchni.
II. obszar zastosowań
W tym między innymi soczewki, oprawy oświetleniowe, obudowy telefonów komórkowych, komponenty elektroniczne, wyroby medyczne i szkło kuloodporne.
III. Notatka
Podczas produkcji grubszych części z PC mogą pojawić się puste przestrzenie, pęcherzyki lub zapadnięcia. Ponadto części PC mają stosunkowo słabą odporność chemiczną. Mieszanka ABS/PC jest dobrym substytutem PC i może zaradzić niektórym z tych defektów, ale powstałe części są nieprzezroczyste.
D. PA lub PPA
I. Przewaga
PA, czyli poliamid, to wysokowydajne tworzywo konstrukcyjne o wyjątkowych właściwościach mechanicznych, doskonałej odporności na korozję, odporności na olej i odporności na ciepło. Poprzez wzmocnienie i modyfikację zmniejszającą palność można znacznie poprawić jego odporność na ciepło, stabilność i ognioodporność. Istnieje wiele rodzajów nylonu (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12 itd.). Każdy materiał ma swoje zalety. Nylon ma wysoką wytrzymałość i wytrzymałość na wysoką temperaturę, a także doskonałą odporność chemiczną. Na przykład nylon 6/6 ma wysoką wytrzymałość i twardość oraz jest bardzo odporny na zużycie. W niskich temperaturach nylon 6 jest bardzo twardy i wytrzymały. Nylon 6/12 ma lepszą odporność na uderzenia.
II. obszar zastosowań
Nie ogranicza się do części o cienkich ściankach, wałów, kół zębatych i łożysk, śrub, pomp, prowadnic itp.
III. Notatka
Nylon jest podatny na odkształcenia, o czym powszechnie wiadomo. W niektórych specyficznych środowiskach, np. w wilgotnej lodówce, ogólnie zaleca się unikanie wybierania części nylonowych. Dzieje się tak dlatego, że nylon jest materiałem higroskopijnym, co może powodować zmiany wymiarów i struktury części, a w rezultacie uszkodzenie.
mi. POM
I. Przewaga
Jest wytrzymały, sztywny, twardy i mocny i należy do najtwardszych tworzyw sztucznych. Ma również dobrą smarowność i odporność na rozpuszczalniki organiczne oraz doskonałą elastyczność. Dlatego tworzywo to doskonale nadaje się do produkcji powierzchni łożysk i kół zębatych.
II. obszar zastosowań
W tym między innymi przekładnie, pompy, wirniki, łopatki, łańcuchy przenośników, wentylatory, elementy przełączników, przyciski i pokrętła.
III. Notatka
Ze względu na skurcz, podczas produkcji części z POM konieczna jest jednakowa grubość ścianki. Jego smarowność utrudnia malowanie lub powlekanie, a uzyskanie estetycznego wykończenia może być wyzwaniem.
F. PMMA
I. Przewaga
Znany również jako akryl, jest kolejnym przezroczystym tworzywem sztucznym o dobrych właściwościach optycznych, gładkości powierzchni, odporności na zarysowania i niskim skurczu.
II. obszar zastosowań
Nie ograniczając się do soczewek, świetlówek, soczewek optycznych, abażurów, włókien optycznych, logo itp.
III. Notatka
PMMA jest stosunkowo kruche i podatne na pękanie pod wpływem naprężeń oraz ma słabą odporność chemiczną.
G. PP
I. Przewaga
PP ma dobrą plastyczność, dobrą sztywność powierzchni i odporność na zarysowania i jest stosunkowo tanim tworzywem sztucznym. Ma dobrą odporność na uderzenia, odporność na zużycie, wysoką wytrzymałość, dobre wydłużenie oraz odporność na kwasy i zasady.
II. obszar zastosowań
W tym między innymi zawiasy, wentylatory, zakrętki do butelek, medyczne pipety transferowe itp.
III. Notatka
PP ma tendencję do kruszenia się w niskich temperaturach. Produkcja grubszych części może skutkować powstawaniem pęcherzyków, skurczem lub wypaczeniem.
H. PBT
I. Przewaga
PBT to doskonały materiał inżynieryjny o dobrej wytrzymałości i odporności na zmęczenie, wysokiej odporności na ciepło i warunki atmosferyczne, dobrych właściwościach elektrycznych i niskiej absorpcji wody. Modyfikacja wzmacniająca i zmniejszająca palność może znacznie poprawić jego odporność cieplną, stabilność wymiarową i właściwości zmniejszające palność, dzięki czemu idealnie nadaje się do samochodów i zapewnia doskonałe parametry elektryczne komponentów elektronicznych. Ma umiarkowaną do wysokiej wytrzymałość i ciągliwość oraz dobrą odporność na paliwa, oleje, tłuszcze i wiele rozpuszczalników oraz nie pochłania zapachów.
II. obszar zastosowań
W tym między innymi łożyska ślizgowe, koła zębate, szlifierki, odkurzacze, przyciski itp.
III. Notatka
Żywica PBT jest podatna na wypaczenia i trudna w obróbce na cienkościenne części.
I. PPSU
I. Przewaga
PPSU charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i odpornością na ciepło i jest materiałem odpornym na wysokie temperatury i stabilnym wymiarowo. Ma również odporność na promieniowanie i pewien stopień odporności na kwasy i zasady.
II. obszar zastosowań
W tym między innymi komponenty urządzeń medycznych, tace do sterylizacji, armatury do gorącej wody, gniazdka i złącza.
III. Notatka
W przypadku grubszych części PPSU może powodować powstawanie szczelin lub pęcherzyków. Rozpuszczalniki organiczne i węglowodory mają działanie korozyjne na materiały PPSU. Barwników na ogół nie można dodawać do żywicy PPSU.
J. ZERKAĆ
I. Przewaga
PEEK to materiał odporny na wysokie temperatury, chemikalia, trudnopalny i stabilny wymiarowo, powszechnie stosowany w przemyśle medycznym, lotniczym i motoryzacyjnym.
II. obszar zastosowań
W tym między innymi łożyska, elementy tłoków i pomp, izolowane przewody itp.
III. Notatka
PEEK to materiał o wysokiej wydajności, więc koszt jest bardzo wysoki.
Wymienionych powyżej 11 materiałów to powszechnie stosowane materiały do formowania wtryskowego. DDPROTOTYPE oferuje również inne opcje tworzyw sztucznych, takie jak PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE i PSU, które można dodatkowo ulepszyć poprzez dodanie włókien szklanych i węglowych w celu poprawy ich wydajności.
4.Typowe materiały do wtrysku medycznego.
Przez długi czas uważano, że tworzywa sztuczne mają więcej zalet w zastosowaniach medycznych niż metale, ponieważ metale mogą ulegać reakcjom chemicznym z roztworem słonej wody w organizmie człowieka. W procesie wtrysku branża medyczna ma najwyższe wymagania i ogromne zapotrzebowanie. Jakość medyczne formowane wtryskowo części jest związane ze zdrowiem ludzi i może nawet zagrozić ich życiu. Podczas współpracy z producentami wyrobów medycznych zajmujących się formowaniem wtryskowym ważne jest, aby w pełni zrozumieli oni właściwości najczęściej stosowanych tworzyw termoplastycznych w medycznym formowaniu wtryskowym, a jest to również jeden ze wskaźników wydajności potwierdzających przestrzeganie przez producenta rygorystycznych norm produkcyjnych. Poniżej przedstawiamy powszechnie stosowane materiały i ich zastosowania w medycznych częściach do formowania wtryskowego. Zazwyczaj te materiały medyczne nie są używane jako materiały zapasowe, ale przed użyciem w produkcji muszą zostać poddane rygorystycznym testom.
A. PE
Polietylen (PE) jest dotychczas najpowszechniej stosowanym tworzywem sztucznym na świecie. Jest to ekonomiczny materiał klasy medycznej, który nie jest chłonny, nie ulega biodegradacji i nie blaknie, co czyni go idealnym wyborem do wrażliwego sprzętu i komponentów medycznych. Polietylen jest odporny na zatrzymywanie niebezpiecznych bakterii i jest odporny na działanie agresywnych środków czyszczących. Jest powszechnie stosowany do pojemników, butelek i rur, ale jest podatny na promieniowanie UV i jest łatwopalny. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 4,000 psi.
B. PP
Polipropylen to materiał termoplastyczny o doskonałych właściwościach mechanicznych i odporności chemicznej. Jest mocny i trwały, ma bardzo wysoką wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą 4,800 psi i jest stosowany w szeregu zastosowań, od zderzaków samochodowych po narzędzia medyczne. Polipropylen jest powszechnie stosowany do produkcji jednorazowych strzykawek, łączników, protez stawów palców, niewchłanialnych szwów, pojemników, butelek po lekarstwach i przezroczystych torebek.
C. PS
Polistyren jest jednym z najpowszechniej stosowanych tworzyw sztucznych. Jest to szklisty i przezroczysty plastik, który jest stosunkowo niedrogi, ale ma słabą barierę dla tlenu i pary wodnej oraz stosunkowo niską temperaturę topnienia. Polistyren jest powszechnie używany do produkcji probówek, naczyń hodowlanych, tacek i jednorazowych przyborów plastikowych.
D. PMMA
PMMA charakteryzuje się niemal doskonałą przepuszczalnością światła widzialnego i niezwykłą cechą odbijania wiązek światła wewnątrz swojej powierzchni, co sprawia, że jest powszechnie stosowany do produkcji włókien optycznych. Stosowany jest również w wyrobach medycznych do produkcji sztucznych zębów, implantów dentystycznych, materiałów do protez dentystycznych, wypełnień dentystycznych, sztucznych soczewek i membran stosowanych do dializy.
mi. PCV
Polichlorek winylu (PVC) jest jednym z najczęściej stosowanych polimerów termoplastycznych na świecie. Stosowany jest głównie w przemyśle budowlanym, na przykład do podłóg, rur i paneli ściennych w sterylnych laboratoriach szpitalnych. W niektórych przypadkach stosuje się go jako substytut gumy, a także powszechnie stosuje się go do produkcji materiałów do dializy lub perfuzji krwi, rurek do krwi, worków na krew i protez kończyn.
F. komputer
Poliwęglan to grupa polimerów termoplastycznych charakteryzujących się naturalną przezroczystością na światło widzialne i odpornością na promieniowanie UV, często stosowanych w soczewkach okularowych i uznawanych za dobry zamiennik szkła. Poliwęglan to bardzo mocny materiał, który nie ulega łatwo zniszczeniu i jest również powszechnie stosowany w wyrobach medycznych. Części wykonane z poliwęglanu można sterylizować parą o temperaturze 120°C, promieniowaniem gamma lub metodą tlenku etylenu (ETO).
5.Poszukuję zaufanego producenta form wtryskowych.
Powierzając projekt wtrysku producentowi, oczekujesz, że będzie on konsekwentnie spełniał Twoje oczekiwania i wnosił wartość dodaną do Twojego projektu. Dlatego trzeba wiedzieć, czego szukać u producenta wtryskarek.
A. Prawidłowy certyfikat formowania wtryskowego.
Przemysł formowania wtryskowego ma surowe wytyczne, szczególnie dla branż specjalnych, takich jak medycyna.
B. Certyfikacja projektu i produkcji.
Bardzo ważne jest, aby sprzęt producenta spełniał standardy jakościowe walidacji procesów IQ/OQ/PQ. Ponadto korzystanie z oprogramowania do projektowania, takiego jak SolidWorks CAD jest ważnym wskaźnikiem ich możliwości prototypowania.
C. Certyfikat kontroli jakości i oceny.
Dla producentów ISO 9001:2015 jest ważnym certyfikatem, ponieważ oznacza odpowiedni system zarządzania jakością.
D. Certyfikat bezpieczeństwa materiałów i zakupów.
A. Poziom kontroli jakości producenta.
Formowanie wtryskowe wymaga dużej stabilności i istotne jest, aby dostawca utrzymywał kontrolę jakości i środki bezpieczeństwa w całym procesie produkcyjnym. Kluczowe znaczenie ma wizyta w ich fabryce, aby sprawdzić, czy są w stanie wyprodukować szereg części z tworzyw termoplastycznych. Warto także poprosić ich o opisanie konkretnych studiów przypadków dotyczących ich praktyk.
B. Wewnętrzny sprzęt produkcyjny i profesjonalni mechanicy.
Wewnętrzny zaawansowany sprzęt produkcyjny i wykwalifikowani mechanicy stanowią podstawę zapewnienia wysokiej jakości i spełnienia oczekiwań produkcyjnych. A 5-osiowa maszyna CNC, współrzędnościowa maszyna pomiarowa i inny sprzęt są niezbędnymi warunkami. Oczywiście doświadczeni mechanicy muszą śledzić cały proces rozwoju. Jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące wyboru materiałów do formowania wtryskowego, nie wahaj się skontaktować z AN-Prototype. Bezpłatnie udzielą Ci porad opartych na ponad 20-letnim doświadczeniu.