Examens de projets réels :choix des matériaux pour les pièces de la fraiseuse

De nombreux prototypes en plastique sont des pièces de fraiseuses, des plastiques ordinaires comme l'ABS, le PC, le PMMA, le POM et les blocs PEEK peuvent être usinés par des fraiseuses CNC ou des tours CNC. Découvrez plus de détails sur la fabrication de pièces usinées CNC ici.

Si vous souhaitez faire fabriquer un prototype et que vous avez un besoin matériel spécifique, par exemple un PC clair. Ensuite, le processus se limite à l'usinage CNC (fraisage ou tournage CNC). Bien sûr, le moulage par injection pourrait également produire cette pièce. Cependant, il n'est pas réaliste de dépenser des milliers ou des millions de dollars pour fabriquer un seul prototype.

Dans cet article, je vais écrire deux histoires vraies sur le choix des matières plastiques, inspirées de projets réels. (Le nom, l'entreprise et le produit seront anonymes pour des raisons de confidentialité).

1. Maintenir la cohérence de la couleur avec les différentes pièces de la fraiseuse en plastique

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

Cependant, comme certaines personnes le savent peut-être, le matériau en nylon est "autolubrifié", il ne peut donc pas être collé avec d'autres pièces. Et il n'est pas recommandé de polir le matériau en nylon, en raison des propriétés matérielles du matériau lui-même, après le polissage, la surface de la pièce en nylon fraisée deviendrait encore plus rugueuse que les pièces uniquement fraisées par des machines CNC.

Le client a ensuite changé deux pièces qui doivent être collées sur du PC blanc, qui peuvent être collés (bien que les pièces en PC ne puissent pas être collées fortement) et polies assez lisses.

Cependant, comme ce client tient beaucoup à 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 fait est que même si les matériaux PC et Nylon sont tous blancs, ils sont d'un blanc légèrement différent. Les photos suivantes ont été prises par moi pour montrer à notre client la différence :

Comme il est montré ci-dessus sur les photos, bien qu'elles soient toutes de couleurs blanches, elles sont un peu différentes en réalité. C'est un petit détail, mais si l'esthétique est vraiment importante pour un prototype, par exemple, les prototypes doivent être présentés à des clients importants ou sur une exposition, alors ce n'est pas une bonne idée d'ignorer la cohérence des couleurs des différents matériaux .

Pour en revenir à l'histoire, après avoir vu les photos, le client a choisi l'ABS blanc pour les trois pièces et a été assez satisfait du résultat final.

2. Existe-t-il une alternative aux pièces de fraiseuse PC transparentes ?

Comme je l'ai dit au début, si le matériau doit être du PC, le seul processus de fabrication d'un prototype est l'usinage CNC. Mais que se passe-t-il si j'ai seulement besoin que le prototype soit clair, cela peut être n'importe quel matériau clair et je veux que le coût soit aussi bas que possible ?

Un nouveau client nous a envoyé quelques fichiers de conception avec un message simple :« Cela doit être un prototype en polycarbonate poli clair. Il y a une partie qui doit être claire en Téflon" (Information partiellement dissimulée pour des raisons de confidentialité).

Étant donné que le message était assez simple et qu'il n'y avait pas de matériau de bloc de téflon clair (uniquement des pastilles de téflon transparent utilisées pour le moulage par injection), j'ai appelé le numéro de téléphone portable laissé par le client.

Après les communications, j'ai appris que toute la pièce doit contenir environ 5 gallons d'eau et que le matériau n'a pas besoin d'être en PC. Toutes les pièces peuvent être d'autres matériaux clairs. Le client souhaite dépenser le moins d'argent possible pour fabriquer le prototype et tester si l'ensemble de l'article fonctionne comme prévu. La partie n'a pas besoin d'être très claire. C'est acceptable si on peut voir à l'intérieur de la pièce. S'il est trop coûteux de fabriquer la partie transparente, alors si la partie n'est pas si claire, ce n'est pas grave.

Après avoir obtenu toutes ces informations, j'ai recommandé d'utiliser l'impression 3D pour fabriquer cette pièce et le polissage transparent pour la finition de surface. Car l'impression 3D peut créer de nombreuses formes complexes et coûte généralement beaucoup moins cher que l'usinage CNC. Parfois, si une pièce est trop complexe pour les fraiseuses CNC, la pièce doit être divisée en plusieurs parties, usinées séparément et collées à la fin.

Dans ce cas, étant donné que la pièce doit contenir beaucoup d'eau, il serait préférable de ne pas diviser les pièces, car quelle que soit la force de la colle, il est possible que les pièces collées ne puissent pas tenir autant 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, ce qui ne peut être ni poli ni peint pour avoir une meilleure esthétique.

Après un examen préliminaire des conceptions par mon équipe d'ingénieurs et moi-même, nous avons proposé cinq propositions d'usinage au client :PC de fraisage CNC avec vapor-polish, PC de fraisage CNC sans vapor-polish, impression 3D avec vernis transparent, impression 3D sans polissage et impression 3D avec une seule pièce polie. De plus, quelques exemples de photos ont été envoyés au client pour voir à quoi ressemblerait chaque pièce au final.

Dans ce cas particulier, si le matériau doit être du polycarbonate, certaines pièces devront être fendues et collées, en raison de la structure de la conception et des limites de l'usinage CNC lui-même. Nous avons fourni un plan de fractionnement et de collage très spécifique (la pièce doit contenir environ 5 gallons d'eau considérés) au client. De plus, la surface des pièces en polycarbonate de la fraiseuse est assez brumeuse, pas claire, donc pour rendre la pièce claire, nous devons utiliser un vernis à la vapeur. Si l'exigence de clarté est élevée, la pièce doit être polie à la vapeur et polie manuellement. Dans ce cas, nous n'avons cité le vapo-polissage que pour la finition de surface.

Si vous utilisez l'impression 3D (SLA), nous n'avons pas besoin de diviser les pièces, elles peuvent toutes être usinées en pièces entières puis assemblées. Mais les pièces qui viennent d'être imprimées, même s'il s'agit d'un matériau clair, la pièce elle-même est brumeuse, et nous devons la polir à la main pour la rendre claire.

Parmi les cinq propositions, le coût le plus élevé est le PC de fraisage CNC avec vernis à la vapeur, tandis que le plus bas est le matériau transparent d'impression 3D (SLA) sans vernis.

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

En conclusion

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