Choisir le bon plastique CNC :un guide de sélection complet

Vous êtes-vous déjà demandé quel type de plastique CNC convient parfaitement à votre projet ? Avec des options comme l’ABS, l’acrylique ou le POM, chacune offrant des avantages uniques, choisir la bonne peut sembler écrasant. Le bon plastique peut améliorer la durabilité, la précision et les performances de votre projet. Plongeons dans le monde des plastiques CNC et découvrons comment trouver le matériau idéal pour vos besoins d'usinage.

Pourquoi utiliser le plastique pour l'usinage CNC

Le plastique est largement utilisé en raison de sa commodité, de sa flexibilité, de sa durabilité et de son faible coût lors de la fabrication par fraisage, tournage, perçage et autres processus CNC. Cela contribue à la perte de poids des composants, par exemple dans l'industrie automobile ou aérospatiale. Parce que vous savez que le plastique est léger et facile à utiliser.

De plus, le plastique ne nécessite pas beaucoup de travail lors de sa fabrication. Vous pouvez le concevoir avec précision sans endommager les outils de coupe comme le feraient certains métaux. D’un autre côté, le plastique ne se corrode pas et ne provoque pas de réactions chimiques lorsqu’il est exposé à des conditions environnementales difficiles. Ainsi, vous pouvez l'utiliser en alimentation médicale et même en usage industriel.

Si nécessaire, vous pouvez utiliser du plastique de différents types tels que l'ABS, l'acrylique ou même le nylon qui répondent aux exigences de résistance d'isolation ou même de transparence. Explorons différents types de plastiques pour la technologie CNC dans la section suivante.

Types de plastiques CNC

L'usinage CNC est compatible avec une large gamme de plastiques, du polyéthylène souple (PE) au POM et PC durs. La principale différence avec l’usinage des métaux réside dans les variables d’outillage et de processus telles que la vitesse et la profondeur de coupe. 

"Vous pouvez voir les détails complets des services d'usinage CNC du plastique de RapidDirect pour les plastiques compatibles avec la liste ci-dessous, y compris leurs propriétés, caractéristiques d'usinage et options de finition de surface" 

• ABS
• PC
• Acrylique (PMMA)
• POM
• Nylon (PA)
• PE (HDPE et LDPE)
• PEEK
• PP
• PBT
• Île-du-Prince-Édouard
• PET
• PS
• PVC
• PTFE (téflon)

Parlons maintenant de chaque plastique CNC en détail ;

ABS

Abréviation de Acrylonitrile Butadiène Styrène, l'ABS est l'un des polymères synthétiques les plus populaires. La pièce CNC ABS est souvent utilisée dans l'impression tridimensionnelle pour la facilité d'usinage du matériau et sa stabilité dimensionnelle décente.

L'ABS est robuste, léger, capable de résister aux chocs et peu coûteux à mouler, ce qui en fait un incontournable pour les pièces automobiles, les jouets et l'électronique grand public. Cependant, il a une faible résistance aux UV, ce qui entraîne une décoloration et une dégradation au contact de la lumière du soleil. De plus, comparé à d'autres plastiques CNC, sa résistance à la chaleur est relativement faible.

• Où est-il utilisé :

Cette machine à plastique CNC est utilisée dans diverses pièces automobiles et appareils électroniques grand public. Il est également inclus dans les équipements ménagers et les prototypes rapides en raison de sa résistance et de sa capacité polyvalente.

PC

Étant un polymère transparent et résistant, il est également capable de résister à des températures et une résistance aux chocs extrêmes. Le polycarbonate (PC) est plutôt léger et possède une grande clarté optique.

Dans les domaines des lunettes de sécurité, de l'électronique et des disques compacts, le PC est un choix beaucoup plus populaire en raison de sa durabilité et de sa capacité à supporter les chocs tout en étant transparent. Bien que considéré comme supérieur, il est toujours vulnérable aux rayures et son prix est plus élevé que les autres plastiques. Il ne doit pas être traité aux UV, il peut se dégrader avec un certain temps.

• Où est-il utilisé :

Les lunettes de protection, les phares des automobiles, les casques et les boîtiers des appareils électroniques utilisent tous un PC. De plus, il est couramment utilisé dans les structures architecturales, telles que les lucarnes et les fenêtres pare-balles.

Acrylique, PMMA

L'acrylique, ou PMMA pour Polymethyl Methacrylate, est un plastique de remplacement du verre de très faible poids avec de brillantes propriétés de résistance aux intempéries.

Pour la signalisation, les lentilles et les aquariums qui résistent parfaitement aux intempéries et qui ont une grande transparence optique, le PMMA conviendrait le mieux car il est également incassable. Il est fragile face à la force et est également assez facile à rayer, ce qui n'en fait pas la meilleure option lorsque l'on cherche quelque chose de plus résistant.

• Où est-il utilisé :

L'acrylique est un composant majeur dans la fabrication de signalétique, de boîtiers pour sources lumineuses, de vitrines et d'aquariums. Sa grande transparence permet son utilisation pour les lentilles et les fenêtres.

POM

Le POM, également connu sous le nom de polyoxyméthylène, est un plastique inflexible qui peut facilement résister à l'usure et qui repose sur un faible frottement pour de bonnes performances. Cependant, le POM présente une faible résistance aux rayons UV et à l’inflammabilité. De plus, les acides forts ou le chlore peuvent également entraîner une dégradation.

• Où est-il utilisé :

Vous le trouverez dans les engrenages, les roulements, les fixations et les pièces automobiles. Le POM est utile pour les pièces précises et robustes.

Nylon (PA)

Le nylon est un polymère important caractérisé par une grande élasticité et une grande résistance. Il est très résistant à l’usure et aux produits chimiques. En raison de l’encombrement et du gras du complexe aminé, il existe une forte absorption d’eau qui peut affecter la stabilité dimensionnelle. Devient également cassant à basse température.

• Où est-il utilisé :

Les polymères de nylon sont courants dans les engrenages, les bagues, les bandes transporteuses et autres composants mécaniques. De plus, vous pouvez le trouver dans les textiles, les composants automobiles et les articles de sport.

PE (HDPE &LDPE)

Le polyéthylène (PE) est un polymère de densité relativement faible disponible sous forme de polyéthylène basse et haute densité (HDPE et LDPE). Le PEHD est rigide et résistant aux chocs, tandis que le LDPE est résistant mais léger. Ils ont une faible résistance thermique internationale et sont sujets à la détérioration par les ultraviolets en l'absence d'additifs spécifiques.

• Où est-il utilisé :

Vous pouvez utiliser le PEHD dans la fabrication de tuyaux, de certains récipients et de planches à découper. Cependant, le LDPE est courant dans la fabrication d'emballages, de sacs et de tubes.

PEEK

Le terme PEEK signifie Polyéther Éther Cétone. Il s’agit d’un polymère thermoplastique haute performance réputé pour sa résistance, sa résistance chimique et sa résistance à la chaleur. C'est très coûteux et nécessite beaucoup de techniques et de mises en œuvre par rapport aux autres plastiques CNC.

• Où est-il utilisé :

Le PEEK est applicable dans l'industrie aérospatiale, les implants médicaux et l'industrie automobile qui nécessitent des performances élevées dans des conditions stressantes.

PP

Le polypropylène (PP) est un plastique résistant et léger, bien connu pour son incroyable flexibilité et sa résistance chimique. Il peut être sensible aux UV et donc pourrir facilement. De plus, il peut devenir cassant s’il est exposé à basse température. A également certaines limites d’exposition à la chaleur. 

• Où est-il utilisé :

Aujourd’hui, vous trouverez du PP dans des contenants alimentaires, des pièces de véhicules, des médicaments et d’autres tissus. En raison des propriétés du matériau, le PP est facilement utilisé dans plusieurs applications.

PBT

Le polybutylène téréphtalate (PBT) est encore un autre polymère puissant. Il présente une résistance thermique nettement supérieure ainsi qu’une isolation électrique. Il offre une bonne résistance chimique et une bonne stabilité dimensionnelle et convient parfaitement aux pièces électriques. Le PBT est fragile aux températures froides, aux radiations et à une exposition prolongée aux UV.

• Où est-il utilisé :

Le PBT est utilisé pour les connecteurs électriques, les composants automobiles et les appareils électroménagers en raison de sa robustesse et de sa fiabilité.

Île-du-Prince-Édouard

Le polyétherimide (PEI) est un plastique résistant qui présente une grande résistance à la chaleur. Il offre des propriétés et une stabilité remarquables. Mais ses prix sont élevés et ses ressources sont rares sur le marché. De plus, des fissures de contrainte peuvent se développer.

• Où est-il utilisé :

Le polyétherimide trouve ses applications principalement dans les domaines de l'aérospatiale, de la fabrication d'équipements médicaux et de l'électronique. On peut dire qu'on le trouve dans les appareils nécessitant une grande résistance à la chaleur.

PS

Le polystyrène (PS) est également appelé polystyrène mousseux. Il s’agit d’un polystyrène léger et résistant disponible sous forme solide et en mousse. Pas cher et facile à fabriquer. Mais son point faible est qu’il est cassable, non biodégradable et peu résistant aux chocs. Il est également inflammable sans résistance à la chaleur.

• Où est-il utilisé :

En raison de sa polyvalence et de son coût, le polystyrène est populaire dans les emballages, les coupelles d'emballage, l'isolation et les kits de modèles.

PVC

Le mot polychlorure de vinyle, également appelé plastique PVC, est l'un des types de matériaux les plus durables et les plus stables. Il possède une forte résistance aux produits chimiques. Il est également économique et ignifuge grâce à l’inclusion d’additifs.  Mais le PVC n’est pas plus écologique que tout autre produit et libère des gaz nocifs lors de sa combustion. Certaines formulations peuvent devenir cassantes avec l'âge.

• Où est-il utilisé :

Le chlorure de polyvinyle est utilisé pour la tuyauterie, les fenêtres, les planchers et les longueurs d'onde électriques. Ses utilisations vont de la construction aux fenêtres en raison de sa résistance.

PTFE (Téflon)

Le PTFE ou Téflon est connu de beaucoup comme un tissu antiadhésif, élastique mais résistant à la chaleur. De plus, c’est un matériau chimiquement et électriquement conducteur. Malheureusement, son traitement est assez complexe et coûteux. Il peut subir une dégradation sous l'effet de rayonnements ou d'impacts à haute énergie.

• Où est-il utilisé :

Le PTFE est utilisé pour recouvrir les ustensiles de cuisine, les joints, les joints et notamment l'isolation électrique. Il est également répandu dans les processus industriels où un faible frottement est nécessaire.

Un aperçu rapide du tableau d'usinabilité du plastique

Type plastique CNC
Usinabilité
Caractéristiques clés
ABS
Excellent
Facile à usiner, peu coûteux, bon résistance aux chocs , et peut être facilement thermoformé.
PC (polycarbonate)
Moyen à bon
Robuste et résistant aux chocs, mais peut être sujet aux fissures dans certaines conditions.
Acrylique (PMMA)
Excellent
Facile à usiner, produit des finitions lisses, mais cassantes et peut se fissurer sous contrainte.
POM (acétal)
Excellent
Faible friction, haute rigidité, excellente dimensionnalité stabilité , idéal pour les engrenages et les roulements.
Nylon (PA)
Moyen à bon
Excellente résistance à l'usure, mais peut absorber l'humidité, ce qui peut affecter la qualité de l'usinage.
PE (PEHD et PEBD)
Excellent
Doux et facile à usiner, faible friction, mais peut se déformer s'il n'est pas correctement soutenu.
PEEK
Juste
Plastique haute performance résistant à la chaleur, mais difficile à usiner en raison de sa dureté élevée.
PP (polypropylène)
Excellent
Facile à usiner, peu coûteux, mais peut être difficile à coller ou à peindre.
PBT
Juste
Bonne chaleur et résistance chimique , mais peut être fragile et difficile à usiner.
PEI (Polyétherimide)
Passable à pauvre
Matériau haute performance, difficile à usiner en raison de sa grande rigidité.
PET
Bien
Bonne stabilité dimensionnelle, facile à usiner, mais peut se déformer sous contrainte.
PS (polystyrène)
Excellent
Facile à usiner, permet d'obtenir des finitions lisses, mais fragile et sujet aux fissures.
PVC
Juste
Peut être difficile à usiner, en particulier avec des formulations plus douces, et peut produire des fumées toxiques.
PTFE (Téflon)
Excellent
Très facile à usiner, présente un faible frottement et une excellente résistance chimique, mais peut être difficile à coller.

Comment choisir le bon plastique pour votre projet d'usinage CNC

Lorsque vous choisissez le plastique technique approprié pour votre projet, vous devez garder les facteurs suivants à l'esprit :

Propriétés mécaniques

Il est important de connaître les propriétés mécaniques du plastique à utiliser dans un projet d'usinage CNC. Par exemple, les polymères tels que le PEEK et le nylon offrent une résistance élevée ainsi qu'une bonne résistance à l'usure et peuvent être utilisés pour les éléments porteurs. 

D’un autre côté, l’acrylique est un polymère conçu pour la flexibilité et la transparence plutôt que pour la résistance du pouce par exemple. Sélectionnez donc le matériau qui correspond aux exigences mécaniques de l'application.

Résistance à la corrosion

Si votre projet implique des produits chimiques, de l'humidité ou des conditions extrêmes, il est conseillé d'utiliser des plastiques CNC hautement résistants à la corrosion. Les produits chimiques sont mieux manipulés avec le plastique PTFE (Téflon) et PVC, tandis que le PEHD fonctionne mieux avec les zones à forte humidité. Utiliser la bonne sélection garantit la fiabilité et le fonctionnement au fil des années.

Expansion thermique

Examinons le comportement du plastique en question lorsqu'il est exposé à un changement de température. Par exemple, le matériau PEEK possède une faible dilatation thermique, ce qui le rend adapté aux applications à haute température. 

D'un autre côté, certains matériaux CNC, par exemple le PP, peuvent se dilater plus que souhaité en raison des changements de température. 

Coût et disponibilité

Souvent, le coût et la disponibilité du matériel sont des aspects importants qui influencent la décision. Les plastiques génériques comme l'ABS et le PP sont moins chers et facilement disponibles. Tandis que les matériaux spécialisés comme le PEI ou le PEEK sont plus chers mais présentent des avantages spécifiques. Un bon compromis entre performances et budget est important.

Exigences en matière de finition de surface

Lorsque l'on regarde quelque chose visuellement, il est crucial de prendre en compte si l'esthétique et la qualité de la surface sont d'une importance primordiale.

Pour faciliter leur utilisation, les matériaux à haute résistance à la traction comme le POM conviennent aux applications nécessitant des exigences simples. Le résultat final doit être harmonisé de manière à ce qu'il corresponde en termes de fonction et d'esthétique.

Conseils pour travailler avec une machine à plastique CNC

Outils tranchants, avance élevée, faible régime

Les outils de coupe doivent être tranchants car ils empêchent efficacement la déchirure du plastique à usiner CNC. Un équilibre entre une alimentation élevée et un régime bas doit être utilisé pour empêcher le chauffage et la fusion du matériau. 

Serrez soigneusement

La plupart des plastiques CNC ont tendance à se déformer sous la pression. Utilisez donc des coussinets d’air ou des coussinets souples pour répartir la pression et éviter de trop serrer la machine. De plus, évitez en même temps l'utilisation d'une table aspirante qui pourrait entraîner sa destruction pendant le fonctionnement de la machine.

Évitez les liquides de refroidissement

La majorité des plastiques découpés ne nécessitent pas l’ajout de liquide de refroidissement. Cependant, il peut être utilisé pour empêcher la fissuration du matériau. Au lieu de cela, une anticipation et un contrôle appropriés de la vitesse de l'outil sont essentiels pour éviter la surchauffe du matériau.

Découpes surdimensionnées pour les plastiques CNC souples

Pour les plastiques souples comme le LDPE, autorisez des coupes surdimensionnées si nécessaire. Cela implique de réaliser des coupes près des bords et des ajustements pour éviter les déformations, notamment lors de la finition des opérations.

Faites des coupes importantes et profondes

Lorsque vous travaillez sur des plastiques tels que le POM ou le Nylon, des coupes profondes sont recommandées. Vous savez que de telles découpes garantissent que le matériau ne se déforme pas tout en conservant ses propriétés d'origine. Choisissez la profondeur de coupe en tenant compte de la taille de l'outil, du revêtement de l'outil, de la vitesse et de l'avance. 

Dégagement adéquat des copeaux

Garantir un nettoyage par soufflage d'air ou par utilisation de systèmes d'aspiration par soufflage ou à bout portant. En dehors de cela, installez l'outil sur le matériau à usiner de manière à ce qu'il ne permette jamais à l'accumulation de copeaux d'affecter la coupe effectuée.

De plus, il est également essentiel de faire correspondre la complexité de la conception avec les capacités de la machine. Toutes les machines ne peuvent pas fabriquer les caractéristiques complexes des pièces en plastique CNC. Par exemple, seules les machines CNC à 3, 4 et 5 axes peuvent créer des surfaces courbes complexes et des éléments en surplomb. 

Techniques d'usinage CNC pour Pièces en plastique

Les machines CNC fabriquent des pièces en plastique grâce à des processus d'usinage. Ces techniques enlèvent de la matière pour leur donner une forme particulière qui répondrait aux exigences de conception. En fonction de la complexité et du type de matériau à utiliser, un certain nombre de techniques d'usinage peuvent être appliquées afin d'obtenir le résultat souhaité.

Tournage CNC

Cette méthode utilise un outil de coupe sur une pièce cylindrique en plastique et la fait tourner pour fabriquer une pièce en plastique. La plupart du temps, les outils de coupe ramènent des angles de coupe négatifs pour éviter le contact et le frottement de l'outil. De plus, ils modifient les angles de dépouille en fonction du matériau. 

L'outil fabriqué nécessite une finition lisse qui peut être obtenue en le polissant. Il nécessite un taux d'avance inférieur de 0,015 IPR pour une coupe grossière et de 0,005 IPR pour une coupe finie appliquée. Les changements d'angle améliorés ont tendance à améliorer la précision extraspinale et la douceur finale.

Fraisage CNC

Une pièce complexe est réalisée en coupant une pièce à l'aide de fraises rotatives et en enlevant de la matière par fraisage plastique. Les outils de coupe utilisés pour renforcer les plastiques peuvent être arrondis sur les coins intérieurs pour de meilleurs résultats.

Une vitesse de broche élevée et un serrage approprié améliorent l'efficacité. De plus, il existe un système de refroidissement suffisant pour empêcher les broches et la machine de se déformer.

Perçage CNC

Ce processus spécialisé d'usinage CNC des plastiques implique la création de trous dans les thermoplastiques avec certains forets placés à des angles allant de 90 à 150 degrés. La procédure utilise en outre l'utilisation de systèmes de refroidissement pour dissiper toute chaleur créée à la suite du forage. Il s'agit également d'améliorer l'élimination des copeaux. Gardez la profondeur de perçage ne dépassant pas 3 à 4 fois le diamètre du foret et réduisez la vitesse d'avance près de la sortie pour éviter tout dommage.

Routage CNC

Les matériaux plastiques qui doivent être façonnés et qui sont plats ou courbés sont également découpés de manière contrôlée grâce à l'utilisation de routeurs CNC. Tous ces processus et ces vitesses optimales fournissent des résultats fluides et précis dans tous les domaines.

Applications industrielles des pièces en plastique CNC

Avec la garantie de précision et de robustesse, les pièces usinées en plastique CNC dans tous les secteurs sont devenues faciles avec l'avènement de l'usinage CNC.

• Industrie médicale : Le besoin de production d’outils chirurgicaux, de prothèses sévères, d’outils médicaux, etc. est transcendé grâce à l’utilisation de l’usinage plastique. Les méthodes garantissent également le respect de la sécurité avec des exigences strictes tout en étant capables de produire des détails gravés.

• Composants automobiles : Vous pouvez usiner des pièces en plastique telles que des tableaux de bord et des trous d'aération grâce à la commande numérique par ordinateur. En conséquence, il diminue le poids de la carrosserie d’une automobile et améliore les performances des pièces usinées. 

• Pièces aérospatiales : Prototypes, intérieurs et composants de la structure qui sont résistants à la chaleur et peu lourds, donc en ce qui concerne le plastique aéronautique, c'est le matériau utilisé. Ce processus est crucial car les détails des plastiques usinés CNC grâce à ces méthodes sont soumis à d'énormes contraintes et nécessitent la plus grande précision.
• Industrie électronique : Au sein de l'électronique, des composants en plastique usiné sont utilisés comme des connecteurs, des boîtiers et des claviers. Les connecteurs surmoulés avec du plastique améliorent l'isolation et la robustesse des systèmes délicats.

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FAQ

1. Quel plastique me conseillez-vous de usiner ?

Quel que soit le projet que vous poursuivez, en moyenne, l'ABS ou le POM sont meilleurs pour un usage courant. Mais si vous recherchez des performances élevées, jetez un œil au PEEK ou au Nylon qui offrent une haute résistance et une bonne durabilité.

2. Combien de temps faut-il pour couper du plastique avec une machine CNC ?

Cela dépend du matériau, de la complexité de la pièce dont vous avez besoin et des paramètres de la machine que vous avez sélectionnés. En règle générale, couper des objets mous prend une minute; les pièces plus complexes peuvent prendre des heures.