Hoe kunststofbewerking werkt: een uitgebreide handleiding

Een van de belangrijkste kenmerken van kunststofmaterialen is hun vermogen om in een afgerond onderdeel te worden gevormd zonder dat er nadere werkzaamheden nodig zijn. Ingewikkelde vormen, gaten en ondergeschoven kenmerken kunnen in het onderdeel worden gevormd met behulp van tooling- en vormgevingsmethoden. Dit alles komt echter ten koste van toolingkosten.

Vormhulpmiddelen en vormgevingsapparatuur die in de diverse kunststofvormgevingsprocessen worden gebruikt, zijn invariable handgemaakte unieke creaties. Ze kunnen vaak weken en maanden duren om te fabriceren met een hoge kosten. Waar een kunststofonderdeel gespecificeerd is en de aantallen die gebruikt worden niet groot zijn, wordt het bewerken van het onderdeel economischer. Niet alle kunststofmaterialen kunnen bewerkt worden. Hoe rigider een kunststof, des te gemakkelijker is het te bewerken. De meer flexibele en zachtere kunststoffen zijn niet geschikt voor bewerking. Hieronder volgt een overzicht van hoe het kunststofbewerkingsproces werkt.

Hoofdpunten

De snijgereedschappen die in de bewerking van alle materialen worden gebruikt, vertrouwen op de rigiditeit van het onderdeel dat gesneden wordt. Bij het snijden van metalen is de natuurlijke rigiditeit van de materialen goed. Daarom weerst het onderdeel vervorming wanneer de snijder (zaag, boor of machinebit) het metaal snijdt. In het geval van kunststoffen, leent bewerking zich beter voor rigide materialen, zoals vezelversterkte thermohardende kunststoffen, glasversterkte nylons, acrylaat of PEEK hebben een goede relatieve stijfheid. Minder rigide kunststof neigt te vervormen en weg te buigen wanneer de snijder probeert het onderdeel te snijden, wat het bereiken van fijne dimensionele toleranties moeilijk maakt.

Overwegingen in het kunststofbewerkingsproces

Vanwege de zachtere aard van kunststofmaterialen moeten de hulpjigs en -fixturen worden ontworpen met kaken die de te bewerken kunststof beschermen, dit kan met andere kunststofmaterialen gevormd tot de vorm van het te bewerken blok. Bovendien moeten de jigs robuust zijn om het te snijden materiaal te ondersteunen.

Thermoplastische kunststofmaterialen die bewerkt worden, kunnen worden gekoeld met een luchtblaas, mits het resulterende draaiijzer continu is en niet in kliekvorm. Thermohardende kunststoffen kunnen worden gekoeld met een vloeibare koelmiddel, maar er moet voorzichtigheid worden betracht in termen van kunststoffen die gevoelig zijn voor zwelling in water om te zorgen dat de bewerkte afmetingen niet veranderen.

Warmte die in het proces ontstaat, kan thermische uitdijting veroorzaken – dit effect moet in rekening worden gebracht omdat afmetingen bij afkoeling kunnen veranderen.

Kunststofbewerkingsprocessen

• CNC-bewerking – Als het te snijden onderdeel een complexe vorm heeft, kan het profiel in een computer worden geprogrammeerd. Een CNC-bewerkingscentrum kan gebruikt worden om duplicaten van componenten te produceren. Meerdere uitwisselbare snijgereedschappen die typisch op CNC-machines worden gebruikt, maken het mogelijk om complexe en gevarieerde componenten te bewerken.
• Draaien – Als de te bereiken vorm rond is, kan een eenvoudige draaioperatie worden gebruikt. Specialistische aanvullende apparatuur die aan de draaibank is gekoppeld, kan de mogelijkheden van de draaibank uitbreiden.
• Freesen – Deze bewerkingsmethode kan variëren van eenvoudig frezen tot profiel- en CNC-frezen. Opnieuw, net als bij draaibankwerk, kunnen toevoegingen aan de freesmachine of het gebruik van een complexere freesmachine de mogelijkheden van de freesmachine uitbreiden om complexere vormen te maken.
• Zagen – Invariabel is deze bewerkingsmethode uitsluitend bedoeld voor het afdelen van secties van kunststofmateriaal van staafmateriaal voor latere bewerking door andere bewerkingsoperaties.
• Stansen – In bepaalde gevallen kan het stansen van kunststofmateriaal een eenvoudig onderdeel produceren. Het proces is beperkt tot bladmateriaal. Een mannelijke en vrouwelijke stempel worden gebruikt om een vooraf bepaalde vorm uit te stansen. Het proces kan handmatig of geautomatiseerd zijn met een speciale machine.
• Heetmes snijden – De zachtere, minder rigide typen kunststof kunnen worden gesneden met een heet mes om door de kunststof te snijden. Een elektrisch verwarmde draad of mes smelt de kunststof lokaal. Dit type proces wordt veel gebruikt om blokken schuim en geëxpandeerd polystreen (eps) te snijden.
• Ponsen – Bepaalde vormen kunnen op metaalachtige ponspressen worden gesneden. Net als een CNC-machine zijn ze invariable computergestuurd en multi-toolbit uitgerust. Dit proces is beperkt tot dunne thermoplastische en thermohardende bladen.
• Waterstraalsnijden – Dit proces wordt gebruikt om vezelversterkte thermohardende componenten te randschaven, die anders moeilijk te trimmen zouden zijn met andere processen. De harde versterkende lagen in het materiaal weerstaan trimmen door conventionele messen en snijapparatuur. De smalle snijweg en snelle vooruitgang zonder stof of kliekjes zijn een voordeel.
• Scheiden – Acryl- en gelamineerde bladen kunnen worden gescheiden door middel van schuren met een scherp mes en breken langs de geschuurde lijn.
• Lasersnijden – Dit proces kan worden gebruikt voor snijden en profielboren van bepaalde typen acrylaat en andere kunststoffen, hoewel niet thermohardend. Het proces gebruikt een industriële laser om de kunststof te smelten, vaak met computergestuurde profielvolging.
• Ultrasonisch snijden – Sommige van de zachtere dunne kunststoffen kunnen worden gesneden met ultrasonische apparatuur. De hoge frequentie die door ultrasonische in het gereedschap wordt gegenereerd, heeft het effect dat de kunststof lokaal wordt gesmolten. Opnieuw, geïntegreerd met computergestuurde profielcontrole, leent het proces zich voor high-speed geautomatiseerde productielijnen.