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Le plastique peut-il être usiné CNC ?
Oui, le plastique peut être usiné CNC. Pour la plupart des personnes familiarisées avec le processus, les métaux mous sont les matériaux les plus courants dans les principaux ateliers CNC. En effet, la plupart des prestataires de services de prototypage rapide utiliseront plutôt le moulage par injection et l’impression 3D pour fabriquer des produits en plastique.
Cependant, cela ne signifie pas que les polymères plastiques sont inusables. Actuellement, de nombreux opérateurs de machines à commande numérique apprécient particulièrement le travail des plastiques, car les avantages du procédé complètent les propriétés intrinsèques de ces matériaux. Par exemple, les plastiques sont plus faciles à usiner, ce qui améliore la précision et le respect des tolérances . Par conséquent, les plastiques gagnent en popularité auprès des entreprises soucieuses de la qualité.
Quel plastique convient le mieux à l’usinage ?
Les thermoplastiques sont les polymères plastiques les plus couramment utilisés dans l’usinage CNC du plastique. En effet, après reformage et remodelage lors de la fusion, ils conservent leurs propriétés d'origine. Pour une meilleure vue et une meilleure compréhension du polymère plastique à utiliser, vous pouvez consulter notre liste de matériaux CNC. Cependant, vous trouverez ci-dessous quelques plastiques courants adaptés à de nombreux produits.
Delrin (POM)
Le Delrin est un thermoplastique reconnu pour sa rigidité et sa résistance. C'est un matériau idéal pour l'usinage CNC, car il supporte bien les fortes contraintes de traction. Il est résistant à la chaleur (mais ne supporte pas des températures supérieures ou égales à 121 °C (250 °F)).
Nylon (Polyamide):
Le nylon est un matériau plastique semi-cristallin de haute pureté, usiné CNC, reconnu pour son excellente résistance thermique, mécanique et chimique. Son usinage CNC est aisé grâce à ses tolérances serrées dues à ses propriétés physiques et à sa stabilité dimensionnelle. Il se comporte également comme un métal, comme l'illustre l'adage populaire : « usiner du nylon, c'est comme usiner du laiton ». Les outils CNC utilisés pour l'usinage du nylon doivent être en alliage de carbure de tungstène.
PMMA (acrylique)
L'acrylique est un matériau plastique adapté à l'usinage CNC grâce à sa légèreté, sa grande résistance à la traction et à l'usure, ainsi que sa rigidité. Son usinabilité est élevée, sous réserve du respect de certaines conditions. Par exemple, pour la découpe CNC, l'outil de coupe doit être en carbure, avec un tranchant agressif et extrêmement précis, afin d'obtenir une finition de surface parfaite.
PTFE (téflon)
Le PTFE (polytétrafluoroéthylène), également appelé Téflon, est un plastique résistant à la chaleur, à l'eau, à l'électricité et aux produits chimiques, reconnu pour son extrême résistance à la traction. De par sa densité et sa souplesse, il est couramment utilisé en usinage CNC. Cependant, son coefficient de frottement élevé et sa sensibilité au fluage sous contrainte rendent difficile l'obtention de tolérances serrées. Par conséquent, il est essentiel que vous, ou le service de prototypage rapide que vous employez, connaissiez les implications de ses propriétés et les outils nécessaires avant l'usinage.
PEEK
Le PEEK, ou polyétheréthercétone, est un plastique haute performance reconnu pour son point de fusion élevé, sa résistance à la corrosion et ses excellentes propriétés mécaniques. Bien que très répandu en impression 3D, le PEEK, grâce à ses propriétés intrinsèques et aux avantages qu'offrent les machines CNC (précision, répétabilité, tolérances serrées, etc.), est parfaitement adapté à l'usinage. Si le PEEK est un matériau couramment utilisé pour l'usinage CNC, il est important de bien connaître ses propriétés afin de limiter les risques de fissuration dus à la chaleur et aux contraintes internes.
UHMWPE
Le polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé est un autre matériau d'usinage plastique CNC doté d'une résistance à la traction élevée, d'une résistance à la corrosion et d'autres excellentes propriétés mécaniques. Ces propriétés en font un matériau apprécié pour le prototypage rapide. Cependant, l’usinage de l’UHMW n’est pas une tâche facile en raison de son instabilité. Puisqu’il est impossible de mouler le matériau, l’usinage reste la meilleure option. Par conséquent, il est préférable de sous-traiter à un service possédant une grande expérience du travail avec le matériau.
PEI
Polyétherimide, également appelé PEI, est un plastique haute performance utilisé pour des applications en raison des propriétés mécaniques exceptionnelles, de la stabilité thermique ainsi que de la résistance chimique qu'il offre. Il offre des propriétés mécaniques ainsi qu'une excellente résistance et rigidité à d'autres plastiques, ce qui les rend utiles dans la plupart des applications.
Le PEI offre une stabilité opérationnelle élevée, mécaniquement et chimiquement, il peut maintenir des performances stables même lorsqu'il est utilisé à des températures allant jusqu'à 340 F (170 C). Ils incluent un caractère ignifuge car il est inhérent à la composition et à l’émission limitée des fumées.
Le faible coefficient de dilatation du PEI utilisé dans l'usinage CNC signifie que le matériau reste stable et permet des modifications dimensionnelles minimes, ce qui le rend idéal sans ajustements constants. En raison de ces caractéristiques, le PEI est devenu le matériau de choix pour les articles de l’aérospatiale, de l’automobile et des dispositifs médicaux.
PAI
Polyamide-imide (PAI) est un plastique doté de propriétés mécaniques élevées, d'une stabilité thermique élevée et d'un excellent couple de résistance à l'usure. Cela le rend supérieur à de nombreux autres plastiques en raison de sa résistance à la chaleur dans la mesure où il peut facilement conserver ses propriétés à des températures élevées, 500°F (260°C).
Certaines des caractéristiques clés de ce type de plastique incluent un faible coefficient de dilatation thermique et une stabilité dimensionnelle élevée, souhaitables pour les travaux d'usinage CNC de précision afin d'obtenir des tolérances serrées et sans déformer le matériau. Sa capacité à résister à l’environnement chimique et abrasif le rend idéal pour une utilisation dans les applications aérospatiales, l’industrie automobile et manufacturière.
Comment les plastiques sont-ils usinés ?
L'usinage du plastique implique plusieurs procédés selon le matériau et le produit à fabriquer. Parmi les nombreux processus utilisés dans les services de prototypage rapide populaires, vous trouverez ci-dessous les trois processus d'usinage du plastique les plus populaires :
Tournage CNC
Le tournage CNC consiste à faire tourner une pièce en polymère plastique sur un tour à commande numérique, tandis qu'un outil fixe enlève de la matière pour obtenir la forme souhaitée. Ce procédé est idéal pour travailler de nombreuses formes, bien que la forme cylindrique soit la plus courante. Pour déterminer si le tournage CNC est la solution la plus adaptée, il est nécessaire que vous ou le service de prototypage compreniez plusieurs facteurs, tels que la productivité souhaitée, le diamètre extérieur de la pièce en polymère plastique, etc.
Fraisage CNC
Le fraisage CNC pour plastique est l'inverse du tournage CNC : les outils tournent tandis que la pièce reste fixe. Comme le tournage CNC, il offre une grande précision et une cadence de production uniforme grâce à la vitesse de coupe des outils. Le fraisage CNC convient également à l'usinage de formes planes et irrégulières. Le procédé utilise un outil de coupe monopoint fonctionnant sur plusieurs axes (généralement 3 axes). Le nombre d'axes détermine la flexibilité du procédé et son aptitude à la fabrication de pièces complexes.
Perçage CNC
Le perçage CNC consiste à percer un trou dans un matériau à l'aide d'outils de coupe sous forme de forets. Des trous de différentes sections sont créés dans le matériau en fonction du type et de la forme du foret. Les machines CNC utilisées dans le perçage sont polyvalentes puisqu'elles effectuent également certaines opérations de fraisage et de tournage. Ils sont également disponibles en différentes tailles et nécessitent un expert pour garantir la rentabilité lors de la fabrication de composants en plastique.
Comment obtenir une finition parfaite sur des pièces en plastique ?
L'obtention d'une finition parfaite en usinage CNC de plastique dépend des techniques employées et de la connaissance des propriétés du matériau. Pour y parvenir (et donc obtenir une finition parfaite) pour votre produit en plastique, suivez les recommandations suivantes :
- Évitez d’utiliser des outils de coupe aux géométries complexes.
- Ne dépassez pas le débit d’alimentation recommandé pour le matériau utilisé.
- Les matières plastiques à usiner doivent être correctement maintenues en place. Un serrage incorrect des matériaux entraînera des vibrations, ce qui entraînera en outre une finition imparfaite du plastique.
- La vitesse de coupe doit également se situer dans la plage recommandée et elle varie également selon les différents plastiques.
Ces facteurs dépendent de la compréhension des différentes propriétés des matières plastiques. Cependant, vous pouvez améliorer encore la finition de surface de tout produit en plastique en utilisant des techniques de finition telles que le recuit, le sablage, le revêtement en poudre, etc. Vous pouvez nous contacter pour savoir comment choisir la technique de finition parfaite pour votre produit.
Pourquoi les gens préfèrent-ils l’usinage CNC du plastique aux autres méthodes ?
Les polymères plastiques sont souvent utilisés avec d’autres méthodes de prototypage rapide, telles que le moulage par injection et l’impression 3D. Cependant, il y a eu récemment une transition vers l’usinage CNC du plastique en raison de ses avantages. Les trois méthodes sont rapides et courantes, chacune ayant ses avantages, mais de nombreuses personnes préfèrent désormais les capacités d'usinage plastique CNC pour les raisons suivantes :
Précision et exactitude
L'usinage CNC des pièces plastiques offre une précision inégalée parmi les trois méthodes de prototypage rapide. Cette haute précision garantit une excellente reproductibilité, la qualité des différents produits plastiques fabriqués étant similaire.
Convient aux conceptions complexes
Les polymères plastiques sont utilisés dans la fabrication de produits simples et complexes. L’usinage CNC du plastique convient à la fabrication de produits en plastique aux conceptions complexes. Bien que l’impression 3D se vante également d’une capacité insensée de conceptions complexes, la précision et l’exactitude offertes par les machines-outils CNC donnent un avantage au processus.
Tolérance serrée
L'usinage CNC du plastique est la meilleure des trois méthodes pour fabriquer des produits avec des tolérances serrées. Cela est également dû à sa grande exactitude et précision et en fait un processus important pour la plupart des fabricants de plastiques.
Compatible avec différents polymères plastiques
Toutes les méthodes sont compatibles avec différents matériaux. Cependant, l’usinage CNC des plastiques fonctionne bien avec une gamme plus large de plastiques, en particulier les plus résistants, sans trop de problèmes.
Quelles sont les applications courantes des pièces en plastique CNC ?
Les polymères plastiques ont différentes propriétés et, par conséquent, différentes utilisations. Vous trouverez ci-dessous quelques applications courantes des pièces en plastique CNC :
- Production d'appareils et d'implants médicaux.
- Utilisation dans la fabrication de pièces en plastique utilisées dans les industries alimentaires et des boissons.
- Fabrication des parties isolantes des appareils électriques
- Fabrication de pièces d'automobiles et d'avions
- Production de lentilles (par exemple, l'acrylique est connu pour son activité optique)
Conclusion
Les polymères plastiques sont utilisés dans la fabrication de différents produits industriels et domestiques. Pour certains produits, un haut niveau de précision, d'exactitude, de tolérance serrée, etc. est nécessaire. Par conséquent, l'usinage du plastique CNC a été un premier choix pour de nombreuses personnes qui souhaitent utiliser des polymères plastiques durables et de qualité.
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