Top 11 Hoogpresterende Kunststoffen voor CNC-Bewerking: Belangrijkste Voordelen

Kunststoffen zijn integraal voor de moderne productie-industrie – ze zijn wijd beschikbaar, de meeste zijn betaalbaar, en ze zijn compatibel met populaire productieprocessen zoals spruitgieten, 3D-printen en CNC-bewerking.

CNC-bewerking is een subtractief productieproces dat draaiende gereedschappen en booren gebruikt om systematisch materiaal van een massief blok materiaal te verwijderen, waarmee het onderdeel gevormd wordt. Wat betreft het produceren van kunststofonderdelen, is CNC-bewerking preciezer dan spruitgieten. Bovendien is CNC-bewerking compatibel met een breder scala aan kunststoffen dan veel andere productiemethoden, wat onderdelenproductie via bewerking een wenselijke keuze maakt voor veel productteams. Hier zijn 11 van de meest voorkomende CNC-bewerking kunststoffen beschikbaar vandaag:

11 veelvoorkomende CNC kunststoffen

1. Acrylonitril Butadieen Styreen (ABS)

ABS is een populaire engineering thermoplast bekend om zijn impactsterkte en weerstand, hoge hittebestendigheid en goede bewerkbaarheid. Deze kunststof is een goede isolator, ideaal voor elektrische toepassingen, en blijft mechanisch stabiel over tijd.

Aangezien ABS zo lichtgewicht, betaalbaar en wijd beschikbaar is, gebruiken veel productteams het voor rapid prototyping. Andere veelvoorkomende toepassingen omvatten elektronica-behuizingen, toetsenbordkapjes en dashboardcomponenten in auto's.

Hoewel ABS sterk is, is het hoogst gevoelig voor slijtage door bepaalde vetten, oplosmiddelen en alcoholen. Ook branden gewone ABS-kwaliteiten die niet behandeld zijn met hitte-stabilisatoren gemakkelijk en zullen soms blijven branden zelfs na het verwijderen van de vlam.

Mechanische specificaties:

• Rek bij breuk: 10 – 50%
• Bouwmodule: 1,6 – 2,4 GPa
• Treksterkte: 29,8 – 43 MPa
• Hardheid Shore D: 100

2. Nylon 66

Nylon, ook bekend als polyamide (PA), is een brede categorie lage-wrijving engineering thermoplasten met hoge impactsterkte, hoge slijt- en chemische weerstand en overall uitstekende mechanische eigenschappen.

Nylon 66 is met name goed geschikt voor CNC-bewerking omdat het sterk en duurzaam genoeg is voor een grote verscheidenheid aan toepassingen in veel industrieën waaronder auto en medische hulpmiddelen. Deze kunststof is van nature hoogpresterend, kan veel slijtage weerstaan en weerstaat schade door olie en brandstof. Echter, nylon 66 heeft lage dimensionale stabiliteit wanneer het vocht opneemt, en het neemt vocht heel gemakkelijk op. Het houdt ook niet goed stand in de aanwezigheid van sterke mineraalzuren.

Mechanische specificaties:

• Rek bij breuk: 150 – 300%
• Bouwmodule: 2965 MPa
• Treksterkte: 76 MPa
• Hardheid: 116, Rockwell R

3. Polyetheretherketone (PEEK)

PEEK is een hoogpresterende thermoplast bekend om zijn ongewone combinatie van mechanische eigenschappen. Deze kunststof is bestendig tegen chemicaliën, slijtage, kruip, vermoeidheid, vloeistoffen en temperaturen tot 260°C (480°F). Het is ook lichtgewicht, sterk genoeg om harde omgevingsomstandigheden te weerstaan, en onoplosbaar in alle gangbare oplosmiddelen. Plus, PEEK is herbruikbaar en biocompatibel.

Net als nylon, wordt PEEK vaak gebruikt om metaal in CNC-bewerking te vervangen. Veelvoorkomende toepassingen omvatten zuiger-eenheden, kritieke vliegtuigmotoronderdelen en tandarts spuiten.

Voor al zijn sterktes, is PEEK niet bestendig tegen UV-licht en houdt niet goed stand in de aanwezigheid van halogenen of natrium. Ook is het een van de duurdere CNC-bewerking kunststoffen op de markt – productteams zouden het alleen voor hun meest eisende toepassingen moeten overwegen.

Mechanische specificaties (ongevulde PEEK):

• Rek bij breuk: 30 – 150%
• Bouwmodule: 3,7 – 4 GPa
• Dichtheid: 1,26 – 1,32 g/cm3
• Zwaarte (Notched Izod Impact bij kamertemperatuur): 80 – 94 J/m

4. (Polyacetaal polyoxymetheen) POM

Meest bekend onder de handelsnaam Delrin, is POM een van de meest bewerkbare van alle CNC-kunststoffen. Productteams kiezen POM wanneer ze een hoogsterkte, hoge stijfheid kunststof nodig hebben met uitstekende hitte-, slijt-, weer-, chemische- en brandstofweerstand.

Delrin 570 en 150 zijn de meest voorkomende kwaliteiten van POM die in CNC-bewerking gebruikt worden omdat ze uitstekende dimensionale stabiliteit hebben en ideaal zijn voor het creëren van precieze onderdelen met strakke toleranties. Echter, deze kunststof heeft slechte weerstand tegen zuren. Plus, het kan moeilijk zijn om te binden. Veelvoorkomende toepassingen voor POM omvatten veiligheidsgordelcomponenten, elektronische sigaretten, insulinepennen en watermeters.

Mechanische specificaties (Delrin 570):

• Trekmmodules: 4900 MPa
• Bouwmodule: 4600 MPa
• Impactssterkte, genotchte IZOD: 6 kJ/m²
• Treksterkte bij breuk: 53 MPa

5. Polycarbonaat (PC)

PC is goed bekend en wijd gebruikt in de productie-industrie. Het is zacht maar lichtgewicht, van nature hittevertragend en biedt uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen. PC is ook efficiënter dan andere engineering thermoplasten.

Ontwerpers zouden moeten weten dat PC van nature transparant is en licht kan doorlaten even goed als glas – plus het neemt kleur heel goed aan. Veelvoorkomende toepassingen omvatten veiligheidsbrillen, chirurgische instrumenten, stroomonderbrekers en CDs/DVDs.

Helaas zullen PC's goede mechanische eigenschappen afnemen na langdurige blootstelling aan water boven 60°C. Ook, hoewel PC bestendig is tegen gedunne zuren, oliën en vetten, is het gevoelig voor koolwaterstofslijtage en vergelt in de loop van de tijd na langdurige blootstelling aan UV-straling.

Mechanische specificaties:

• Rek bij breuk: 50-120%
• Bouwmodule: 2,2-2,5GPa
• Treksterkte bij breuk: 55-77MPa
• Hardheid Shore D: 90-95

6. Polytetrafluoroetheen (PTFE)

PTFE, algemeen bekend als Teflon, is een veelzijdig hoogpresterend polymere met een aantal mechanische eigenschappen die het waardevol maken voor productteams die commerciële producten ontwerpen. Deze kunststof is chemisch-, temperatuur-, licht-, UV-, water-, verwerings- en vermoeidheidsbestendig. Bekend om zijn uitstekende anti-hechtings-eigenschappen, wordt PTFE meest voorkomend gevonden in coatings voor anti-aanbak pannen, maar het wordt ook gebruikt voor pakkingen, halfgeleideronderdelen en zelfs hartpleisters.

PTFE heeft de laagste wrijvingscoëfficiënt van elk vast materiaal en is een van de top vijf meest corrosievaste kunststoffen. Echter, PTFE's mechanische eigenschappen zijn over het algemeen inferieur aan andere engineering kunststoffen bij kamertemperatuur – hoewel dit genezen kan worden door het toevoegen van passende vulstoffen. Het is ook belangrijk om te noteren dat er limieten zijn op de dikte van onderdelen gemaakt met PTFE aangezien het meestal alleen beschikbaar is in twee-inch dikke platen of staven. PTFE is ook gevoelig voor kruip en slijtage.

Mechanische specificaties:

• Rek bij breuk: 300-550%
• Trekmmodules: 550 MPa
• Dielectrische sterkte: 19,7 kV/mm
• Dynamische wrijvingscoëfficiënt: 0,04

7. High-density polyethylene kunststoffen (HDPE)

HDPE is een flexibele, gemakkelijk te verwerken kunststof die bestendig is tegen spanningsscheuring, chemicaliën en corrosieve stoffen zelfs bij lage temperaturen. Het biedt dezelfde uitzonderlijke impactsterkte van low-density polyethylene (LDPE) met een trekkracht die vier keer hoger is. Echter, dit materiaal heeft slechte UV-weerstand. Veelvoorkomende toepassingen omvatten propjes, afdichtingen en elektrische isolatoren.

Mechanische specificaties:

• Rek bij breuk: 500%
• Treksterkte: 4.000 PSI
• Dichtheid: 0,035 lbs / cu. in.
• Hardheid: Rockwell R65

8. Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMW)

UHMW is een zacht, veelzijdig en hoog bewerkbare kunststof met hoge slijt- en slijtvasteheid. Productteams draaien naar dit materiaal wanneer ze een duurzame, lage-wrijving kunststof voor hun industriële toepassingen nodig hebben.

Productteams moeten in gedachten houden dat UHMW niet geschikt is voor hoge-belasting toepassingen omdat het hoogst gevoelig is voor kruip, en niet gebruikt moet worden in temperaturen boven 80 tot 100°C. UHMW is veelvoorkomend te vinden in vrachtwagentruien, voedselverwerkingsmachineonderdelen, slijtstrips en haven fenderkussens.

Mechanische specificaties:

• Treksterkte: 3.100 PSI
• Bouwmodule: 110.000 PSI
• IZOD impact (genotcht): 18,0

9. Polymethylaacrylaat (PMMA)

PMMA, algemeen bekend als acrylaat of acrylaatglas, is een rigide thermoplast wijd bekend om zijn splijtvasteheid. Het is zacht, lichtgewicht, bestendig tegen de meeste laboratorium chemicaliën. Het breekt wel af wanneer gebruikt met gechloreerde of aromatische koolwaterstoffen, ketonen of ethers.

In vergelijking met polystyreen, transmiteert PMMA licht beter en is het meer weer- en UV-bestendig. Vanuit een ontwerpstandpunt biedt deze kunststof onbeperkte kleuropties en een brekingsindex van 1,49.

Echter, PMMA is niet erg bestendig tegen hitte, impact, slijtage of slijtage. Ook is dit materiaal geneigd te barsten onder zware belasting. Als zodanig zouden productteams PMMA alleen moeten overwegen voor lage-spanning toepassingen zoals kasdaken, auto indicator lichtkappen, zonnepanelen en drugstestoestellen.

Mechanische specificaties:

• Rek bij breuk: 2 – 10%
• Bouwmodule: 2,5 – 3,5 GPa
• Hardheid Shore D: 90 – 99
• Treksterkte bij breuk: 38 – 70 MPa

10. Polypropyleen (PP)

Polypropyleen is een kosteneffectieve CNC-bewerking kunststof die een unieke combinatie van eigenschappen biedt die niet in veel andere kunststoffen gevonden worden. Het is lichtgewicht, hoogst chemisch bestendig in corrosieve omgevingen, en bestendig tegen de meeste organische oplosmiddelen, ontvettingsmiddelen en electrolyten.

In vergelijking met LDPE en HDPE, heeft PP een lagere impactsterkte maar compenseert het in trekkracht. Vergelijkbaar met PTFE, is PP doorgaans beperkt tot drie-inch platen voor bewerking, dus de onderdeelgrootte is beperkt.

Mechanische specificaties:

• Treksterkte bij yield: 4800 PSI
• Bouwsterkte: 5400 PSI
• Bouwmodule: 160.000 PSI
• Hardheid: 80 Rockwell R

11. Low-density polyethylene (LDPE)

LDPE is een zacht maar flexibele CNC-bewerking kunststof bekend om zijn lage-temperatuurfexibiliteit en corrosieweerstand. Het is gemakkelijk te lassen en hitte te verzegelen en biedt goede chemische weerstand.

LDPE wordt primair gebruikt voor orthesen en prothesen. Echter, LDPE mag niet gebruikt worden voor toepassingen waarin stijfheid, hoge structurele sterkte en hoge-temperatuurweerstand vereist zijn. De onderdeelgrootte is ook beperkt vanwege diktebeperkingen op commercieel beschikbare LDPE.

Mechanische specificaties:

• Treksterkte: 1.400 PSI
• Bouwmodule: 30.000 PSI
• IZOD impactsterkte (genotcht): geen breuk

Aan de slag met Fast Radius

CNC-bewerking is een veelzijdig productieproces dat productontwikkelteams en ingenieurs in staat stelt hoogkwalitatieve onderdelen met complexe geometrieën te creëren. Echter, aangezien CNC-bewerking compatibel is met bijna elk materiaal dat bewerkt kan worden, zijn ingenieurs gespoeld met keuze. Door alle mogelijke opties waden en het materiaal kiezen dat het best is voor hun use-case kan uitdagend en tijdrovend zijn.

Een ervaren productiepartner zoals Fast Radius kan het materiaalkeuzeproces stroomlijnen. Ons team heeft jarenlange ervaring in het begeleiden van klanten door het hele productieproces – van ontwerpoptimalisatie en materiaalkeuze tot productie en snelle fulfilment. We zijn goed toegerust om productteams te helpen in te zoomen op het CNC-bewerking materiaal dat goed is voor hun unieke projecten. Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen.

Voor meer informatie over kunststof CNC-bewerking en expert tips voor materiaalkeuze, bekijk het Fast Radius kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte