Sélectionner les bons matériaux pour pièces de fraiseuse CNC – Guide expert

Beaucoup de prototypes plastiques sont des pièces de fraiseuse, les plastiques réguliers comme ABS, PC, PMMA, POM, et PEEK en bloc peuvent être usinés par fraiseuses CNC ou tours CNC. Explorez plus de détails sur comment faire des pièces usinées CNC ici.

Si vous voulez faire un prototype et avez une exigence de matériau spécifique, par exemple PC transparent. Alors le processus est limité à l'usinage CNC (fraisage ou tournage CNC). Bien sûr, le moulage par injection pourrait probablement aussi produire cette pièce. Cependant, il est irréaliste de dépenser des milliers ou millions de dollars pour faire un seul prototype.

Dans cet article, je vais écrire deux histoires réelles concernant le choix de matériau plastique, inspirées de vrais projets. (Nom, entreprise, et produit seront anonymes pour raisons de confidentialité).

1. Maintenir la cohérence des couleurs avec différentes pièces de fraiseuse en plastique

Un vieux client est venu vers nous avec une nouvelle demande pour un nouveau prototype. Le matériau demandé pour trois des pièces est du PA6 blanc (Nylon). Deux des pièces doivent être collées et polies.

Cependant, comme certains le savent, le matériau Nylon est « auto-lubrifié », donc ne peut pas être collé avec d'autres pièces. Et le matériau Nylon n'est pas recommandé pour le polissage, en raison des propriétés du matériau lui-même, après polissage la surface de la pièce fraisée en Nylon deviendrait même plus rugueuse que les pièces seulement fraisées par machines CNC.

Le client a alors changé les deux pièces nécessitant collage en PC blanc, qui peut être collé (bien que les pièces PC ne collent pas fortement) et poli assez lisse.

Cependant, comme ce client se soucie beaucoup de l'esthétique de ce prototype si toutes les pièces doivent être assemblées et présentées à des clients importants, la couleur des pièces doit être cohérente. Le problème est que même si les matériaux PC et Nylon sont tous blancs, ils sont légèrement différents. Les photos suivantes ont été prises par moi pour montrer à notre client la différence :

Comme montré sur les photos, bien qu'ils soient tous de couleur blanche, ils sont un peu différents dans la réalité. C'est un petit détail, mais si l'esthétique est vraiment importante pour un prototype, par exemple pour présentation à des clients importants ou en exposition, ce n'est pas une bonne idée d'ignorer la cohérence des couleurs de différents matériaux.

De retour à l'histoire, en voyant les photos, le client a choisi l'ABS blanc pour les trois pièces et était très satisfait du résultat final.

2. Y a-t-il une alternative pour les pièces de fraiseuse en PC transparent ?

Comme je l'ai dit au début, si le matériau doit être du PC, alors le seul processus pour faire un prototype est l'usinage CNC. Mais que si je n'ai besoin que que le prototype soit transparent, ça peut être n'importe quel matériau transparent et je veux le coût le plus bas possible ?

Un nouveau client nous a envoyé quelques fichiers de conception avec un message simple : « Cela doit être un prototype polycarbonate transparent poli. Il y a une pièce qui doit être en Téflon transparent » (Information partiellement masquée pour confidentialité).

Comme le message était simple, et qu'il n'y a pas de bloc de Téflon transparent (seulement des granulés de Téflon transparent pour moulage par injection), j'ai appelé le numéro de portable laissé par le client.

Après communication, j'ai appris que la pièce entière doit contenir environ 19 litres d'eau (5 gallons) et le matériau n'a pas à être du PC. Toutes les pièces peuvent être d'autres matériaux transparents. Le client voudrait dépenser le moins possible pour faire le prototype et tester si l'article fonctionne comme prévu. La pièce n'a pas à être très transparente. C'est acceptable si on peut voir à l'intérieur. Si c'est trop cher de faire la pièce transparente, alors si elle n'est pas si transparente c'est OK.

Après avoir obtenu toutes ces infos, j'ai recommandé l'impression 3D pour faire cette pièce et polissage transparent pour la finition. L'impression 3D peut faire beaucoup de formes complexes et coûte généralement beaucoup moins que l'usinage CNC. Parfois si une pièce est trop complexe pour les fraiseuses CNC, elle doit être divisée en plusieurs pièces, usinées séparément, et collées à la fin.

Dans ce cas, considérant que la pièce doit contenir pas mal d'eau, il serait mieux de ne pas diviser les pièces, car peu importe la force de la colle, il y a une possibilité que les pièces collées ne puissent pas tenir cette quantité d'eau.

Pour l'impression 3D, les inconvénients sont qu'il peut y avoir de petites bulles transparentes à l'intérieur des pièces imprimées, le matériau est assez limité, pour SLA, le seul matériau disponible est la résine photosensible, et pour SLS, les pièces finies ont une surface assez rugueuse, qui ne peut ni être polie ni peinte pour avoir une meilleure esthétique.

Après une revue préliminaire des conceptions par mon équipe d'ingénierie et moi, nous avons offert cinq propositions d'usinage au client : fraisage CNC PC avec polissage vapeur, fraisage CNC PC sans polissage vapeur, impression 3D avec polissage transparent, impression 3D sans polissage, et impression 3D avec juste une pièce polie. Aussi, quelques photos d'échantillons ont été envoyées au client pour voir à quoi chaque pièce ressemblerait à la fin.

Dans ce cas particulier, si le matériau doit être du polycarbonate, certaines pièces auraient besoin d'être divisées et collées, dû à la structure de la conception et limitations de l'usinage CNC. Nous avons fourni un plan très spécifique de division et collage (la pièce doit contenir environ 19 litres d'eau considéré) au client. Aussi, la surface des pièces de fraiseuse polycarbonate est assez trouble, pas transparente, donc pour rendre la pièce transparente, nous devons utiliser le polissage vapeur. Si l'exigence de transparence est haute, la pièce doit être polie vapeur et manuellement. Dans ce cas, nous n'avons coté que le polissage vapeur pour la finition.

Si on utilise l'impression 3D (SLA), on n'a pas besoin de diviser les pièces, elles peuvent toutes être usinées comme pièces entières puis assemblées. Mais les pièces qui viennent d'être imprimées, même en matériau transparent, la pièce elle-même est trouble, et il faut la polir à la main pour la rendre transparente.

Parmi les cinq propositions, le coût le plus haut est le fraisage CNC PC avec polissage vapeur, tandis que le plus bas est l'impression 3D (SLA) matériau transparent sans polissage.

Après avoir vu toutes nos propositions, le client a décidé d'opter pour l'impression 3D et le polissage d'une pièce qui doit être transparente. La pièce fonctionne très bien et est maintenant prête pour le moulage par injection.

En conclusion

Bien que dans les projets ci-dessus, choisir les matériaux plastiques appropriés soient de petits détails, nous sommes toujours patients et engagés à fournir les services optimaux pour nos clients.