Pourquoi choisir les plastiques CNC ?
La technologie CNC est réputée pour ses solutions fiables dans différentes applications. Les équipes de conception de produits choisissent systématiquement les plastiques comme matériau approprié pour plusieurs pièces usinées en raison de leurs nombreuses options de matériaux, de leur gamme de finitions de surface, de leur faible coût et de leur durée de vie prolongée. C’est pourquoi les plastiques sont devenus un choix de plus en plus important et largement adopté pour diverses pièces usinées.
Les plastiques CNC vous permettent de créer des pièces personnalisées précises qui correspondent aux spécifications de conception tout en minimisant les coûts. De plus, le processus d’usinage CNC du plastique offre des délais de livraison plus rapides et des tolérances serrées privilégiées. En conséquence, ces plastiques techniques sont idéaux pour les produits usinés de haute précision.
Matériaux plastiques courants utilisés dans l'usinage CNC
Les plastiques offrent des résultats variables en raison de leurs différences de propriétés physiques. Vous trouverez ci-dessous les plastiques usinables courants :
ABS (Acrylonitrile Budatine Styrène)
L'ABS est un plastique technique largement utilisé, doté d'un faible poids, d'une bonne usinabilité et d'une résistance remarquable aux chocs et à la chaleur élevée. Les fabricants utilisent couramment l’ABS pour le prototypage rapide car il est bon marché et offre des résultats impressionnants. C'est un matériau adapté aux applications électriques en raison de ses bonnes propriétés isolantes et conserve sa stabilité mécanique dans le temps.
L'ABS convient à la fabrication de composants en plastique usinés tels que les composants intérieurs des véhicules, les boîtiers électroniques et les capuchons de clavier. Malgré sa résistance élevée aux chocs, certaines graisses, alcools et solvants rendent l’ABS très sensible à l’usure.
PC (polycarbonate)
Le polycarbonate est populaire pour sa résistance, son excellente isolation électrique et ses propriétés légères et naturelles ignifuges. Contrairement à la plupart des plastiques techniques, le polycarbonate est un matériau très efficace. Le PC offre une bonne transparence et une transmission de la lumière similaires au verre. Par conséquent, les concepteurs de produits utilisent généralement des PC pour les pièces en plastique telles que les outils chirurgicaux, les CD/DVD, les lunettes de sécurité et les disjoncteurs.
Le PC résiste aux graisses, aux huiles et aux acides dilués. Cependant, une exposition prolongée à l'eau supérieure à 60°C compromet les bonnes propriétés mécaniques de ce thermoplastique transparent. Il est également vulnérable à l’usure des hydrocarbures et une exposition prolongée aux rayons ultraviolets fait virer son apparence au jaune.
PVC (chlorure de polyvinyle)
Le PVC est un polymère thermoplastique rigide, léger et durable offrant une excellente résistance à la corrosion. Il s’agit d’un plastique facilement disponible, peu coûteux et très résistant. Les ingénieurs produits utilisent couramment le PVC en raison de sa capacité à résister à la déformation. Il présente une résistance aux flammes impressionnante en raison de sa teneur élevée en chlore, ce qui en fait un matériau populaire dans toutes les industries.
Il présente une mauvaise stabilité thermique en raison de sa température de fonctionnement de 176°F, produisant des fumées toxiques une fois fondu. Le PVC est couramment utilisé dans les secteurs de la plomberie, de la construction et de l’automobile en raison de son incroyable polyvalence.
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PMMA (Polyméthacrylate de méthyle)
Le PMMA ou acrylique est un thermoplastique rigide offrant une bonne ténacité, une résistance à la plupart des produits chimiques et un poids léger. Bien qu'il présente une bonne résistance aux éclats, il se décompose lorsqu'il est exposé aux cétones, aux éthers, aux hydrocarbures chlorés ou aromatiques. L'acrylique est couramment trouvé dans les panneaux solaires, les pièces automobiles telles que les couvercles de voyants lumineux, les auvents de serres et les appareils de test de drogues.
Le PMMA présente une bonne transmission de la lumière et une bonne résistance aux rayons ultraviolets. En termes de design, l'acrylique accepte de nombreuses options de coloration et offre un indice de réfraction de 1.49. Néanmoins, ce matériau plastique présente une mauvaise résistance à l’abrasion, à l’usure, aux chocs et à la chaleur, ce qui le rend facilement fissurant sous de lourdes charges. Par conséquent, il est conseillé d’envisager l’acrylique pour les applications à faible contrainte.
PEEK (Polyétheréthercétone)
PEEK est un thermoplastique semi-cristallin populaire doté de propriétés mécaniques uniques qui le rendent adapté à de nombreuses applications. Il peut résister à la fatigue, aux liquides, aux produits chimiques, à l'usure et à des températures d'environ 260 ºC (480 ºF). Le PEEK est biocompatible, recyclable et insolvable dans les solvants courants et présente une résistance aux températures élevées. Sa résistance à la corrosion et sa faible absorption d’humidité le rendent idéal pour différentes applications qui soumettent les pièces en plastique usinées à des substances corrosives.
L’excellente résistance et résistance aux flammes du PEEK en font une alternative appropriée au métal dans l’usinage CNC. Les seringues dentaires, les composants critiques de moteurs d’avion, les unités à piston, etc. sont des applications typiques du PEEK. Cependant, le PEEK présente une faible résistance aux UV et est très sensible à l’exposition au sodium ou aux halogènes. C'est également l'un des plastiques CNC les plus coûteux du marché ; par conséquent, il est conseillé d'envisager le PEEK pour les applications exigeantes.
POM (Polyacétal polyoxyéthylène)
Le POM ou Delrin (son nom commercial) est l'un des plastiques hautement usinables, dotés d'une rigidité et d'une résistance élevées. Il offre une excellente résistance au carburant, à l’usure, à la chaleur, aux intempéries et aux produits chimiques. Les qualités courantes de POM que les équipes produit utilisent couramment sont le Delrin 150 et 579. Delrin présente une excellente stabilité dimensionnelle et convient à la fabrication de pièces usinées CNC en plastique précises avec les tolérances souhaitées.
Cependant, le Delrin peut être difficile à lier et présente une faible résistance aux acides. Les applications courantes du POM comprennent les compteurs d'eau, les composants de ceintures de sécurité, les stylos à insuline et les cigarettes électroniques.
PTFE (Polytétrafluoroéthylène)
Le PTFE, également appelé Téflon, est un polymère couramment utilisé en raison de ses excellentes propriétés qui le rendent idéal pour la conception de différents produits commerciaux. Ce polymère haute performance présente une excellente résistance à la fatigue, à la température, à l'eau, aux produits chimiques, à la lumière, aux intempéries et aux rayons ultraviolets. Le PTFE/Téflon est largement utilisé comme revêtement pour les poêles antiadhésives en raison de ses excellentes propriétés antiadhésives. Il est également utilisé pour les pièces semi-conductrices, les joints et les patchs cardiaques.
Le PTFE est l'un des plastiques CNC standard résistant à la corrosion avec un faible coefficient de friction. Généralement, les propriétés du téflon sont inférieures à celles des autres plastiques et il génère des fumées toxiques lorsqu’il est chauffé au-dessus de 450 ºC. Il serait préférable d'ajouter des charges appropriées pour remédier à cette condition. Cependant, le matériau PTFE n'est disponible qu'en tiges ou plaques de 2" d'épaisseur, ce qui limite l'épaisseur des pièces usinées en PTFE.
Nylon 66
Nylon ou le polyamide (PA) est un plastique technique à faible friction, doté d'une résistance élevée aux chocs et d'une bonne résistance chimique et élevée à l'abrasion. Le nylon 66 est un plastique CNC largement utilisé en raison de sa haute résistance et de sa durabilité, ce qui le rend adapté à diverses applications dans de nombreuses industries, notamment les dispositifs médicaux et les pièces automobiles. Le nylon peut être usiné CNC car c'est un plastique solide.
Le nylon 66 peut résister à une usure extrême et prévient les dommages causés par l'huile et le carburant. Cependant, le nylon 66 absorbe très facilement l'eau et présente une faible stabilité dimensionnelle lorsqu'il absorbe l'humidité. En outre, il est sensible lorsqu’il est exposé à des acides minéraux forts.
HDPE (Polypropylène Haute Densité)
Le polyéthylène haute densité est un plastique flexible, facile à usiner, présentant une excellente fissuration sous contrainte et une bonne résistance chimique, même à basse température. Cela fonctionne très bien dans les environnements corrosifs. Sa résistance élevée aux chocs et à la traction le rend idéal pour les applications courantes telles que les joints, les isolations électriques et les fiches. Cependant, le PEHD présente une mauvaise résistance aux UV, ce qui fait que sa surface se décolore et perd sa couleur.
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UHMW (Polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé)
L'UHMW est un plastique technique polyvalent célèbre pour sa haute usinabilité, sa ténacité, son excellente résistance à l'abrasion et à l'usure. C'est une option idéale pour les applications industrielles qui nécessitent des plastiques durables et à faible friction.
Il serait utile de savoir que l’UHMW est très sensible au fluage et n’est pas idéal pour une utilisation dans des environnements de travail où les températures dépassent 80 à 100 ºC. Il est donc incompatible avec les applications à forte charge. UHMW s'applique à la fabrication de pièces de machines de transformation des aliments, de pièces de défense de quai marin et de revêtements de caisse de camion.
Industries typiques qui utilisent des plastiques CNC
Les équipes produit de nombreux secteurs utilisent les plastiques pour plusieurs applications en raison de leurs excellentes propriétés matérielles. Voici les industries courantes qui utilisent ces matières plastiques :
Industrie automobile
Les constructeurs automobiles utilisent des plastiques usinés CNC pour remplacer les métaux. Des polymères courants tels que l'ABS, le PVC et le PC sont utilisés pour les pièces intérieures et extérieures des véhicules telles que les pare-chocs, les poignées et les composants d'éclairage. Les pièces en plastique usinées sont couramment utilisées dans les véhicules en raison de propriétés telles que la résistance aux chocs, le faible poids et la durabilité.
Secteur Médical
Experts en fabrication dans le médical Le secteur utilise des plastiques CNC de haute qualité comme le polyéthylène, l'ABS et l'acrylique pour fabriquer des instruments médicaux et des implants tels que des boîtiers pour dispositifs médicaux, des seringues et des stimulateurs cardiaques. La plupart des matériaux plastiques sont biocompatibles et peuvent subir diverses procédures de stérilisation, et la plupart des plastiques, comme le PEEK, sont biocompatibles, ce qui les rend adaptés aux implants.
Aérospatiale et aéronautique
Le secteur de l'aviation et de l'aérospatiale utilise des plastiques CNC tels que le PTFE et le PEEK pour fabriquer différentes pièces et composants aérospatiaux en raison de leur remarquable résistance aux chocs et à la corrosion. Les ingénieurs utilisent ces plastiques pour les composants structurels car ils peuvent résister à de lourdes charges.
Transformation alimentaire
La transformation des aliments est l’une des industries les plus populaires utilisant des plastiques CNC. Ils utilisent des plastiques de qualité alimentaire comme le PC, le PP et le PEHD pour les emballages alimentaires primaires et secondaires, car ils ont une résistance élevée aux chocs et constituent un choix sûr pour le stockage des produits alimentaires.
Electronique
Les plastiques CNC conviennent à la fabrication de différents composants pour appareils électriques et électroniques. Les concepteurs de produits et les ingénieurs dans ce domaine utilisent des plastiques comme l'ABS et le polycarbonate pour créer des écrans LCD et des boîtiers filaires pour des appareils tels que des ordinateurs portables, des téléviseurs, des smartphones, des claviers pour télécommandes, des téléphones mobiles et des ordinateurs portables.
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Considérations utiles pour choisir le bon matériau pour vos projets d'usinage du plastique
Cette section traite des facteurs à prendre en compte lors du choix d'un plastique adapté à votre projet, car les propriétés des matériaux influencent l'usinabilité de ces plastiques. En voici quelques uns:
Dureté et résistance
Il serait préférable de prendre en compte la dureté et la résistance du plastique pour déterminer s'il répond aux exigences de l'application prévue. La dureté et la résistance à la traction d'un matériau affectent la formation de copeaux et la finition de surface lors de l'usinage du plastique.
Par exemple, la haute résistance à la traction du PEHD influence la façon dont il forme des copeaux et sa finition de surface lors de l'usinage. Les fabricants peuvent être confrontés à des problèmes avec des plastiques à faible rigidité, tels que le polypropylène et le PMMA. Il est donc essentiel de prendre les précautions nécessaires.
Réaction aux produits chimiques et absorption d’humidité
Les plastiques comme le nylon, l'acrylique, l'ABS et le PC peuvent absorber l'humidité de l'air ou réagir négativement avec certains produits chimiques. Par conséquent, vous devrez peut-être les stocker dans des espaces climatisés ou dans des sacs scellés. Les dimensions d’un matériau plastique peuvent changer sous l’influence de produits chimiques et de l’humidité, ce qui entrave la capacité à répondre avec précision. tolérances. Ces facteurs peuvent également détériorer la résistance et la stabilité de ces plastiques.
Apparence, transmission de la lumière et transparence
L’apparence et d’autres propriétés connexes telles que la transmission de la lumière et la transparence sont essentielles à la conception d’un produit. En tant que tel, il existe des limites aux plastiques compatibles à utiliser dans de telles situations, car tous ne sont pas transparents ou ne transmettent pas la lumière.
Des exemples de plastiques dotés de propriétés de transmission de la lumière ou de transparence optique comprennent l'acrylique, le PC et le PE. En revanche, le PEEK et le PP sont des plastiques non transparents typiques. Cependant, il serait préférable de prendre des précautions lors de l'usinage de ces plastiques pour éviter de compromettre la transmission de la lumière ou la transparence avec une finition de surface rugueuse.
Température de dilatation thermique et de déflexion thermique (HDT)
Les températures élevées affectent presque tous les matériaux CNC, augmentant leur volume. La plupart des plastiques, notamment le PE, le PTFE et l'ABS, ont un coefficient de dilatation thermique plus élevé que les matériaux métalliques. Par conséquent, un changement significatif de taille est susceptible de se produire en raison des opérations d'usinage.
La température de déformation thermique (HDT) d’un plastique représente le point auquel il commence à se déformer facilement lorsqu’il est soumis à des températures élevées. En conséquence, cela aiderait à examiner comment le plastique prévu réagirait à l’apport de chaleur des outils de coupe lors de l’usinage du plastique et à l’exposition à la chaleur dans l’environnement de travail.
Pour aller plus loin
Les plastiques CNC sont facilement disponibles, rentables et compatibles avec les processus de fabrication standard tels que l'usinage CNC, l'impression 3D et le moulage par injection. Cependant, il est essentiel de prendre en compte les propriétés matérielles de ces plastiques lors de la phase de sélection des matériaux.
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