Uma representação comum da usinagem CNC, na maioria das vezes, envolve trabalhar com uma peça metálica. No entanto, a usinagem CNC não é apenas amplamente aplicável aos plásticos, mas a usinagem CNC de plástico também é um dos processos de usinagem comuns em diversas indústrias.
A aceitação da usinagem de plástico como processo de fabricação se deve à grande variedade de materiais plásticos CNC disponíveis. Além disso, com a introdução do controle numérico computadorizado, o processo se torna mais preciso, mais rápido e adequado para fabricar peças com tolerâncias restritas. Quanto você sabe sobre usinagem CNC de plástico? Este artigo discute os materiais compatíveis com o processo, técnicas disponíveis e outras coisas que podem ajudar no seu projeto.
Plásticos para usinagem CNC
Muitos plásticos usináveis são adequados para a fabricação de peças e produtos fabricados por diversas indústrias. A sua utilização depende das suas propriedades, sendo que alguns plásticos usináveis, como o nylon, apresentam excelentes propriedades mecânicas que lhes permitem substituir os metais. Abaixo estão os plásticos mais comuns para usinagem de plástico personalizado:
ABS:
Acrilonitrila butadieno estireno, ou ABS, é um material CNC leve conhecido por sua resistência ao impacto, resistência e alta usinabilidade. Embora possua boas propriedades mecânicas, sua baixa estabilidade química é evidente em sua suscetibilidade a graxas, álcoois e outros solventes químicos. Além disso, a estabilidade térmica do ABS puro (ou seja, ABS sem aditivos) é baixa, pois o polímero plástico queimará mesmo após a remoção da chama.
Prós
É leve sem perder sua resistência mecânica.
O polímero plástico é altamente usinável, tornando-o um material de prototipagem rápida altamente popular.
O ABS possui um baixo ponto de fusão adequado (isso é importante para outros processos de prototipagem rápida, como impressão 3D e moldagem por injeção).
Possui alta resistência à tração.
O ABS tem alta durabilidade, o que significa uma vida útil mais longa.
É acessível.
Contras
Ele libera vapores plásticos quentes quando submetido ao calor.
Você precisa de ventilação adequada para evitar o acúmulo de tais gases.
Possui baixo ponto de fusão que pode causar deformação pelo calor gerado pela máquina CNC.
Aplicações
ABS é um termoplástico de engenharia muito popular, usado por muitos serviços de prototipagem rápida na fabricação de produtos devido às suas excelentes propriedades e preço acessível. É aplicável nas indústrias elétrica e automotiva na fabricação de peças como tampas de teclados, gabinetes eletrônicos e componentes de painéis de automóveis.
Nylon
Nylon ou poliamida é um polímero plástico de baixo atrito com alto impacto, resistência química e à abrasão. Suas excelentes propriedades mecânicas, como resistência (76mPa), durabilidade e dureza (116R), o tornam altamente adequado para usinagem CNC e melhoram ainda mais sua aplicação nas indústrias automotiva e de fabricação de peças médicas.
Prós
Excelentes propriedades mecânicas.
Possui alta resistência à tração.
Econômico.
É um polímero leve.
É resistente ao calor e a produtos químicos.
Contras
Possui baixa estabilidade dimensional.
O náilon pode absorver umidade facilmente.
É suscetível a ácidos minerais fortes.
Aplicações
O nylon é um termoplástico de engenharia de alto desempenho aplicável à prototipagem e fabricação de peças reais nas indústrias médica e automotiva. Os componentes fabricados com material CNC incluem rolamentos, arruelas e tubos.
Acrílico
Acrílico ou PMMA (Polimetilmetacrilato) é popular na usinagem CNC de plástico devido às suas propriedades ópticas. O polímero plástico é translúcido e resistente a riscos, daí suas aplicações em indústrias que exigem tais propriedades. Além disso, possui propriedades mecânicas muito boas, evidentes em sua tenacidade e resistência ao impacto. Com seu baixo custo, a usinagem CNC de acrílico tornou-se uma alternativa aos polímeros plásticos, como policarbonato e vidro.
Prós
É leve.
O acrílico é altamente resistente a produtos químicos e UV.
Possui alta usinabilidade.
O acrílico possui alta resistência química.
Contras
Não é tão resistente ao calor, impacto e abrasão.
Ele pode rachar sob carga pesada.
Não é resistente a substâncias orgânicas cloradas/aromáticas.
Aplicações
O acrílico é aplicável na substituição de materiais como policarbonato e vidro. Como resultado, é aplicável na indústria automotiva para fabricação de tubos de luz e coberturas de luzes indicadoras de automóveis e em outras indústrias para fabricação de painéis solares, coberturas de estufas, etc.
POM
POM ou Delrin (nome comercial) é um material plástico CNC altamente usinável, escolhido por muitos serviços de usinagem CNC por sua alta resistência e resistência ao calor, produtos químicos e desgaste. Existem vários graus de Delrin, mas a maioria das indústrias depende do Delrin 150 e 570, pois são dimensionalmente estáveis.
Prós
Eles são os mais usináveis de todos os materiais plásticos CNC.
Possuem excelente resistência química.
Possuem alta estabilidade dimensional.
Possui alta resistência à tração e durabilidade, garantindo maior vida útil.
Contras
Possui baixa resistência a ácidos.
Aplicações
O POM encontra sua aplicação em vários setores. Por exemplo, no setor automotivo, é utilizado para fabricar componentes para cintos de segurança. A indústria de equipamentos médicos utiliza-o para produzir canetas de insulina, enquanto o setor de bens de consumo utiliza o POM para fabricar cigarros eletrônicos e hidrômetros.
PEAD
O plástico polietileno de alta densidade é um termoplástico com alta resistência ao estresse e a produtos químicos corrosivos. Oferece excelentes propriedades mecânicas como resistência à tração (4000PSI) e dureza (R65) que seu equivalente, o LDPE o substituindo em aplicações com tais requisitos.
Prós
É um plástico flexível usinável.
É altamente resistente ao estresse e aos produtos químicos.
Possui excelentes propriedades mecânicas.
O ABS tem alta durabilidade, o que significa uma vida útil mais longa.
Contras
Possui baixa resistência aos raios UV.
Aplicações
HDPE Possui uma variedade de aplicações, incluindo prototipagem, criação de engrenagens, rolamentos, embalagens, isolamento elétrico e equipamentos médicos. É ideal para prototipagem, pois pode ser usinado de forma rápida e fácil, e seu baixo custo o torna excelente para a criação de múltiplas iterações. Além disso, é um bom material para engrenagens devido ao seu baixo coeficiente de atrito e alta resistência ao desgaste, e para rolamentos, porque é autolubrificante e quimicamente resistente.
PEBD
O LDPE é um polímero plástico resistente e flexível, com boa resistência química e baixa temperatura. É amplamente aplicável na indústria de fabricação de peças médicas para fabricação de próteses e órteses.
Prós
É resistente e flexível.
É altamente resistente à corrosão.
É fácil selar usando técnicas de calor, como soldagem.
Contras
Não é adequado para peças que requerem resistência a altas temperaturas.
Possui baixa rigidez e resistência estrutural.
Aplicações
O LDPE é frequentemente usado para produzir engrenagens e componentes mecânicos personalizados, componentes elétricos como isoladores e caixas para dispositivos eletrônicos e peças com aparência polida ou brilhante. Além do mais. seu baixo coeficiente de atrito, alta resistência de isolamento e durabilidade o tornam um material ideal para aplicações de alto desempenho.
Policarbonato
O PC é um polímero plástico resistente, mas leve, com propriedades retardadoras de calor e de isolamento elétrico. Assim como o acrílico, pode substituir o vidro devido à sua transparência natural.
Prós
É mais eficiente que a maioria dos termoplásticos de engenharia.
É naturalmente transparente e pode transmitir luz.
Assume muito bem a cor.
Possui alta resistência à tração e durabilidade.
O PC é resistente a ácidos, óleos e graxas diluídos.
Contras
Degrada-se após exposição prolongada a água acima de 60°C.
É suscetível ao desgaste por hidrocarbonetos.
Ele ficará amarelo com o tempo, após exposição prolongada aos raios UV.
Aplicações
Com base em suas propriedades leves, o policarbonato pode substituir o material de vidro. Por isso, é utilizado na confecção de óculos de segurança e CDs/DVDs. Além disso, é adequado para a confecção de instrumentos cirúrgicos e disjuntores.
Métodos de usinagem CNC de plástico
A usinagem CNC de peças plásticas envolve o uso de uma máquina controlada por computador para remover parte do polímero plástico para formar o produto desejado. O processo de fabricação subtrativo pode criar inúmeras peças com tolerância, uniformidade e precisão rigorosas usando os métodos a seguir.
Torneamento CNC
O torneamento CNC é uma técnica de usinagem que envolve segurar a peça em um torno e girá-la contra a ferramenta de corte girando ou girando. Existem também vários tipos de torneamento CNC, incluindo:
O torneamento CNC reto ou cilíndrico é adequado para cortes grandes.
O torneamento CNC cônico é adequado para criar peças com formatos semelhantes a cones.
Existem várias diretrizes que você pode usar no torneamento CNC de plástico, incluindo:
Certifique-se de que as arestas de corte tenham uma inclinação traseira negativa para minimizar o atrito.
As arestas de corte devem ter um grande ângulo de relevo.
Faça o polimento da superfície da peça de trabalho para obter um melhor acabamento superficial e reduzir o acúmulo de material.
Reduza a taxa de avanço para melhorar a precisão dos cortes finais (use uma taxa de avanço de 0,015 IPR para cortes brutos e 0,005 IPR para cortes precisos).
Adapte a folga, a lateral e os ângulos de inclinação ao material plástico.
Fresagem CNC
O fresamento CNC envolve o uso de uma fresa para remover o material da peça de trabalho e obter a peça necessária. Existem diferentes fresadoras CNC divididas em fresadoras de 3 eixos e fresadoras multieixos.
Por um lado, uma fresadora CNC de 3 eixos pode mover-se em três eixos lineares (da esquerda para a direita, para frente e para trás, para cima e para baixo). Como resultado, é adequado para criar peças com designs simples. Por outro lado, as fresadoras multieixos podem mover-se em mais de três eixos. Como resultado, é adequado para usinagem CNC de peças plásticas com geometrias complicadas.
Existem várias diretrizes que você pode usar no fresamento CNC de plástico, incluindo:
Usine um termoplástico reforçado com carbono ou vidro com ferramentas de carbono.
Aumente a velocidade do fuso usando grampos.
Reduza a concentração de estresse criando cantos internos arredondados.
Resfriamento diretamente no roteador para dispersar o calor.
Escolha a velocidade de rotação.
Rebarbar peças plásticas após o fresamento para melhorar o acabamento superficial.
Perfuração CNC
A perfuração CNC em plástico envolve a criação de um furo em uma peça de plástico usando uma broca montada com uma broca. O tamanho e a forma da broca determinam o tamanho do furo. Além disso, também desempenha um papel na evacuação de cavacos. Os tipos de furadeira que você pode usar incluem bancada, vertical e radial.
Existem várias diretrizes que você pode usar na perfuração CNC de plástico, incluindo:
Certifique-se de usar brocas CNC afiadas para evitar colocar pressão na peça de plástico.
Use a broca certa. Por exemplo, uma broca de 90 a 118° com um ângulo de borda de 9 a 15° é adequada para a maioria dos termoplásticos (para acrílico, use um ancinho de 0°).
Garanta uma fácil ejeção de cavacos escolhendo a broca certa.
Use um sistema de resfriamento para aliviar mais gerado durante o processo de usinagem.
Para remover a broca CNC sem danos, certifique-se de que a profundidade de perfuração seja inferior a três ou quatro vezes. o diâmetro da broca. Além disso, reduza a taxa de avanço quando a broca estiver quase saindo do material.
Alternativas à usinagem de plástico
Além da usinagem CNC de peças plásticas, outros processos de prototipagem rápida podem servir como alternativas. Os mais comuns incluem:
Moldagem por injeção
Este é um processo popular de produção em massa para trabalhar com peças plásticas. A moldagem por injeção envolve a criação de um molde de alumínio ou aço, dependendo de fatores como longevidade. Posteriormente, o plástico derretido é injetado na cavidade do molde, esfria e adquire a forma desejada.
A moldagem por injeção de plástico é adequada tanto para prototipagem quanto para fabricação de peças reais. Além disso, é um método econômico, adequado para peças com designs complexos e simples. Além disso, as peças moldadas por injeção dificilmente requerem trabalho adicional ou tratamento de superfície.
Impressão 3D
A impressão 3D é o método de prototipagem mais comum usado em pequenas empresas. O processo de fabricação aditiva é uma ferramenta de prototipagem rápida que compreende tecnologias como estereolitografia (SLA), modelagem por deposição fundida (FDM) e sinterização seletiva a laser (SLS) usada para trabalhar em termoplásticos como náilon, PLA, ABS e ULTEM.
Cada tecnologia envolve a criação de modelos digitais 3D e a construção das peças desejadas, camada por camada. É como a usinagem CNC de plástico, embora incorra em menor desperdício de material, ao contrário desta última. Além disso, elimina a necessidade de ferramentas e é mais adequado para a fabricação de peças com designs complexos.
Fundição a Vácuo
A fundição a vácuo ou fundição de poliuretano/uretano envolve moldes de silicone e resinas para fazer uma cópia de um padrão mestre. O processo de prototipagem rápida é adequado para criar plástico de alta qualidade. Além disso, as cópias são aplicáveis na visualização de ideias ou na solução de falhas de design.
Aplicações Industriais de Usinagem CNC de Plástico
A usinagem CNC de plástico é amplamente aplicável devido a benefícios como exatidão, precisão e tolerância restrita. As aplicações industriais comuns do processo incluem:
Indústria Médica
A usinagem CNC de plástico é atualmente aplicável na fabricação de peças médicas usinadas, como membros protéticos e corações artificiais. Seu alto grau de precisão e repetibilidade permite atender aos rigorosos padrões de segurança exigidos pela indústria. Além disso, existe uma infinidade de opções de materiais e produz formas complexas.
Componentes Automotivos
Tanto os designers quanto os engenheiros de automóveis usam a usinagem CNC de plástico para fabricar componentes e protótipos automotivos em tempo real. O plástico é amplamente aplicável na indústria na fabricação de peças plásticas cnc personalizadas, como painéis, devido ao seu peso leve, o que reduz o consumo de combustível. Além disso, o plástico é resistente à corrosão e ao desgaste, que a maioria dos componentes automotivos experimenta. Além disso, o plástico é facilmente moldável em formas complexas.
Peças Aeroespaciais
A fabricação de peças aeroespaciais requer um método de fabricação com alta precisão e tolerâncias restritas. Como resultado, a indústria opta pela usinagem CNC no projeto, teste e construção de diferentes peças usinadas aeroespaciais. Os materiais plásticos são aplicáveis devido à sua adequação a formas complexas, resistência, produtos químicos leves e elevados e resistência ao calor.
Indústria Eletrônica
A indústria eletrônica também favorece a usinagem CNC de plásticos devido à sua alta precisão e repetibilidade. Atualmente, o processo é usado para fabricar peças eletrônicas plásticas usinadas em CNC, como caixas de fios, teclados de dispositivos e telas LCD.
Quando escolher usinagem CNC de plástico
Escolher entre os muitos processos de fabricação de plástico discutidos acima pode ser um desafio. Como resultado, a seguir estão algumas considerações que podem ajudá-lo a decidir se a usinagem CNC de plástico é o melhor processo para o seu projeto:
Se for projeto de protótipo de plástico com tolerância rígida
A usinagem CNC de plástico é o melhor método para fabricar peças com projetos que exigem tolerâncias restritas. Uma fresadora CNC convencional pode atingir uma tolerância restrita de cerca de 4 μm.
Se o protótipo de plástico exigir acabamento superficial de qualidade
A máquina CNC oferece um acabamento superficial de alta qualidade, tornando-a adequada caso seu projeto não necessite de um processo adicional de acabamento superficial. Isso é diferente da impressão 3D, que deixa marcas nas camadas durante a impressão.
Se o protótipo de plástico exigir materiais especiais
A usinagem CNC de plástico pode ser usada para produzir peças de uma ampla variedade de materiais plásticos, incluindo aqueles com propriedades especiais, como resistência a altas temperaturas, alta resistência ou alta resistência química. Isto o torna a escolha ideal para a criação de protótipos com requisitos especializados.
Se seus produtos estiverem em fase de teste
A usinagem CNC depende de modelos 3D, fáceis de alterar. Como a fase de testes requer modificações constantes, a usinagem CNC permite que projetistas e fabricantes criem protótipos funcionais de plástico para testar e solucionar falhas de projeto.
· Se você precisar de uma opção econômica
Como outros métodos de fabricação, a usinagem CNC de plástico é adequada para fabricar peças com boa relação custo-benefício. Os plásticos são menos dispendiosos que os metais e outros materiais, como os compósitos. Além disso, o controle numérico computadorizado é mais preciso e o processo é adequado para projetos complexos.
Conclusão
A usinagem CNC de plástico é um processo amplamente aceito industrialmente devido à sua precisão, velocidade e adequação para fabricar peças com tolerâncias restritas. Este artigo fala sobre os diferentes materiais de usinagem CNC compatíveis com o processo, técnicas disponíveis e outras coisas que podem ajudar no seu projeto.
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Horário da postagem: 13 de novembro de 2023