CNC-Bearbeitung von Thermoplasten

Sie kennen vielleicht bereits zwei Arten von Kunststoffen: Duroplaste und Thermoplaste. Der grundlegende Unterschied besteht darin, dass Duroplaste nach dem Erhitzen nicht wieder in Form gebracht werden können, während Thermoplaste geschmolzen und wieder in Form gebracht werden können.

Kunststoffe sind die wesentlichen Bestandteile von CNC-MaterialienFür CNC-Bearbeitungsprojekte stehen verschiedene Kunststoffe zur Verfügung. Sowohl Duroplaste als auch Thermoplaste sind mit CNC-Bearbeitungsvorgängen kompatibel, obwohl wir in diesem Artikel auch auf Thermoplaste eingehen Eigenschaften, Bearbeitungsprozess, Vorteile und Anwendungen.

Was ist Thermoplast?

Thermoplaste sind Mischungen aus Polymerharzen, deren Eigenschaften sich beim Erhitzen nicht ändern. Sie werden beim Erhitzen weicher und beim Abkühlen härter. Thermoplaste können nach dem Schmelzen wiederverformt werden, wobei alle ursprünglichen physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften erhalten bleiben.

Thermoplaste bieten mechanische Festigkeit, Schlagfestigkeit, Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, chemische Inertheit und viele andere vorteilhafte Eigenschaften.

Gängige Thermoplaste in der CNC-Bearbeitung

In CNC-Bearbeitungsprojekten werden je nach den erforderlichen Spezifikationen und dem Verwendungszweck der Teile unterschiedliche Thermoplaste verwendet. Jeder Thermoplast hat einige einzigartige Vorteile und Eigenschaften zu bieten. Die am häufigsten in der CNC-Bearbeitung verwendeten Thermoplaste sind ABS, PMMA, PVS, Acryl, Polycarbonat, Polystyrol und Polyurethan.

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Eigenschaften von Thermoplasten

Thermoplaste sind für viele Anwendungen geeignete CNC-Materialien; sie reagieren nicht mit sauren oder alkalischen Chemikalien und bieten hervorragende Festigkeit, Zähigkeit und Haltbarkeit. Lassen Sie uns die Eigenschaften der verschiedenen Thermoplaste genauer besprechen.

• Mechanische Festigkeit

Thermoplaste haben eine geringere Festigkeit als die meisten Metalle und Legierungen, sind aber aufgrund ihres geringen Gewichts mit Metallen vergleichbar. Häufig werden Thermoplaste mit Fasern und Glas verstärkt, um ihre Festigkeit für CNC-Bearbeitungsprojekte zu erhöhen. Dies hängt jedoch auch von der spezifischen Art des Thermoplasten ab. Beispielsweise bietet PE eine geringe mechanische Festigkeit, während ABS und Acryl eine hohe Festigkeit bieten.

• Schlagfestigkeit

Thermoplaste können Stoßbelastungen standhalten, ohne ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu verlieren. Duroplastische Kunststoffe können bei Stoßbelastungen brechen, während Thermoplaste für Brucherscheinungen eine hohe Energie benötigen.

POM-Bearbeitung: Polyoxymethylen (POM) ist der beste Thermoplast für hohe Schlagfestigkeit. Es funktioniert gut bei wiederholter Stoßbelastung. Darüber hinaus beeinflusst die Temperatur der Betriebsumgebung die Schlagfestigkeit jedes Thermoplasts.

• Härte

Thermoplaste haben gute Härtungseigenschaften. Sie verhindern Risse und Absplitterungen bei CNC-Bearbeitungsvorgängen. Darüber hinaus sind CNC-bearbeitete thermoplastische Teile äußerst abriebfest.

• Chemische Verträglichkeit

Die chemische Verträglichkeit ist ein wichtiges Merkmal, das Thermoplaste vielen CNC-Bearbeitungsverfahren überlegen macht. Sie reagieren nicht mit aggressiven Chemikalien (Säuren und Basen).

Einige Thermoplaste weisen auch natürliche Schmiereigenschaften auf, wie Nylon, Acryl und Delrin. Die Gleitfähigkeit dieser Kunststoffe ist in verschiedenen Lebensmittelverarbeitung & medizinische Anwendungen.

• Recyclingfähigkeit

Thermoplaste sind vollständig recycelbar und können durch Schmelzen und Formen in einer Form neu hergestellt werden. Die recycelten Kunststoffe behalten alle ihre ursprünglichen Eigenschaften.

• Feuchtigkeits- und elektrische Isolierung

Es nimmt keine Feuchtigkeit auf und ist hervorragend wasserdicht. Daher sind Thermoplaste für verschiedene maritime und andere wasserdichte Anwendungen äußerst nützlich.

Thermoplaste können hohen elektrischen Spannungen standhalten, ohne sich zu verformen. Es ist die perfekte Wahl für die elektrische Isolierung in Elektro- und Elektronikanwendungen.

Eigenschaften von Thermoplasten (Thermoplastische Kunststoffe – Physikalische Eigenschaften, 2005)

Wie wählt man die richtigen Thermoplaste für die CNC-Bearbeitung aus?

Die Wahl des Thermoplasts für Ihre CNC-Bearbeitungsprojekte hängt von mehreren Faktoren ab, wie zErforderliche Eigenschaften, Spezifikationen, Merkmale, beabsichtigte Anwendung und Kosten.

Der erste Schritt umfasst die Identifizierung der erforderlichen Eigenschaften für bestimmte Anwendungen. Listen Sie alle physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften auf, die für die Funktionalität des gewünschten Teils wichtig sind. Darüber hinaus ist es wichtig, beim Auflisten der Eigenschaften auch die Betriebsbedingungen und die Leistung zu berücksichtigen.

• ABS

ABS-CNC-Bearbeitung: ABS ist ein starkes, starres Material mit hervorragender Schlagfestigkeit. Nach der CNC-Bearbeitung bleibt eine glatte Oberfläche zurück. Wenn eine weitere Veredelung erforderlich ist, kann die Oberfläche mit einem Metallisierungs- und Galvanisierungsverfahren veredelt werden. ABS wird in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und vielen anderen Branchen verwendet.

• Delrin

Bearbeitung von Delrin: Delrin ist bekannt für sein geringes Gewicht, seine mechanische Festigkeit, seine chemische Verträglichkeit sowie seine elektrische und thermische Isolierung. Es wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie, bei Haushaltsgeräten, in der Elektronik und in der Armaturenindustrie.

• PMMA

PMMA ist ein starrer und transparenter Thermoplast, der bei CNC-Bearbeitungsvorgängen anstelle von Glas verwendet wird.

Es bietet eine hohe chemische Inertheit, Verschleißfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und Schlagfestigkeit. PMMA könnte die beste Materialwahl für Fenster, Automobilteile, Drogentestgeräte, Architekturteile und Elektronikkomponenten sein.

• Polycarbonate

Polycarbonat ist ein komplexer, anspruchsvoller und transparenter technischer Thermoplast, der bei CNC-Bearbeitungsprozessen eine hohe Dimensionsstabilität aufweist. Im Gegensatz zu anderen Thermoplasten bietet PC eine geringe Kratzfestigkeit und chemische Verträglichkeit. Es spielt eine wichtige Rolle in der Automobil-, Beleuchtungs-, optischen Instrumenten-, Elektronik- und anderen Branchen.

• PVC

PVC ist einer der am häufigsten verwendeten Thermoplaste in CNC-Bearbeitungsprojekten. Es ist ein starres, leichtes, wetterunabhängiges und starkes Material mit inhärenten flammhemmenden Eigenschaften. PVC wird in vielen Anwendungen eingesetzt, darunter Sanitäranlagen, medizinische Komponenten, Fahrzeuginnenausstattung, Schuhe und Verpackungen.

Auswahl des Werkzeugwegs

Nach der Materialauswahl ist die Festlegung des Werkzeugpfads entsprechend dem 3D-Modell von entscheidender Bedeutung. Der richtige Werkzeugpfad gewährleistet den kürzesten Weg und die beste Oberflächenqualität. Die Verwendung einer CAM-Software kann der beste Ansatz zur Auswahl des Werkzeugpfads sein.

Bearbeitungsprozess von Thermoplasten

CNC-Bearbeitung von ABS

Thermoplaste können allgemein bearbeitet werden CNC-Bearbeitungswerkzeuge aus hartem Stahl. Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit sind zwei wichtige Variablen, die die Bearbeitungsqualität beeinflussen. Zum Drehen von Thermoplasten ist jedoch möglicherweise ein feines Hartmetallwerkzeug der Güteklasse C-2 erforderlich.

Das Bearbeitbarkeit Auch die Verwendung von Thermoplasten beeinflusst die Qualität des bearbeiteten Teils. Dies muss berücksichtigt werden, bevor mit dem Bearbeitungsschritt begonnen wird. Die Bearbeitungsbedingungen für verschiedene Thermoplaste sind in der folgenden Tabelle aufgeführt

Wendevariablen für Thermoplaste

Diese Tabelle zeigt, dass jeder Thermoplast unterschiedliche Bearbeitungsparameter hat, wie Freiwinkel, Spanwinkel, Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit. Jeder Thermoplast hat eine andere Festigkeit, Härte und Bearbeitbarkeit.

Optionen zur Oberflächenveredelung

CNC-gefertigte Teile aus Thermoplasten enthalten eine zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit im bearbeiteten Zustand. Bei vielen Anwendungen können jedoch weitere Oberflächenveredelungsprozesse erforderlich sein. Die Oberflächenveredelung von thermoplastischen Teilen führt zu einer glatten und glänzenden Oberfläche, bei der Werkzeugspuren, Grate und kleine Späne vermieden werden.

Perlenstrahlen, Entgraten, Polieren, Metallisieren und Ätzen sind die am häufigsten verwendeten Oberflächenbearbeitungsverfahren für CNC-gefräste thermoplastische Teile. Je nach Art des thermoplastischen Kunststoffs können jedoch spezielle Oberflächenbearbeitungen für bessere Ergebnisse eingesetzt werden.

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Beim Flammpolieren beispielsweise wird durch die Einwirkung mittlerer Flammenhitze auf die Oberfläche eine glänzende und glatte Oberfläche auf Acrylobjekten erzeugt.

Vorteile

Die CNC-Bearbeitung von Thermoplasten bietet verschiedene Vorteile wie Genauigkeit, komplexe Formen, Kosteneffizienz und vieles mehr.

• Genauigkeit

Dank ihrer Zerspanbarkeit können Thermoplaste mit engen Toleranzen bearbeitet werden. Moderne CNC-Maschinen können thermoplastische Teile mit Toleranzen von bis zu ±0.002 mm herstellen. Der hohe Grad an Genauigkeit erleichtert auch die Produktion identischer thermoplastischer Teile in großen Mengen.

• Komplizierte Formen

Thermoplaste können mithilfe der CNC-Bearbeitung zur Herstellung komplexer Formen verwendet werden, was mit anderen Kunststoffen und Verfahren schwierig ist. Der computergesteuerte Mechanismus der CNC-Technologie ermöglicht die Steuerung der Werkzeugbewegung für eine präzise Bearbeitung.

• Kosteneffizienz

Die hohe Produktionsgeschwindigkeit und die niedrigen Kosten von Thermoplasten machen den Prozess kosteneffizient. Im Vergleich zu Metall und Legierungen sind thermoplastische Teile mit CNC-Bearbeitung kostengünstiger herzustellen.

• Glatte Oberfläche

Thermoplastische Teile, die durch CNC-Bearbeitung hergestellt werden, hinterlassen im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren wie Spritzguss eine glatte Oberfläche. Darüber hinaus hinterlässt es keine rauen Kanten.

Anwendungen

Verschiedene Thermoplaste werden nach der CNC-Bearbeitung in zahlreichen Branchen eingesetzt. Aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Festigkeit und Zähigkeit sind sie die ideale Wahl für die Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektro-, Elektronik-, Rohrleitungs- und Haushaltsgeräteindustrie sowie viele weitere Branchen.

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Sind Thermoplaste die erste Wahl für das CNC-Prototyping?

Thermoplaste sind leichte und kostengünstige Materialien mit hoher Bearbeitbarkeit, Festigkeit, Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaften machen sie ideal für die Herstellung von Prototypteilen oder -produkten für verschiedene Branchen, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt, Medizin, Elektronik, Öl und Gas sowie Lebensmittelverarbeitung.

Ein durchdachter Prototyping-Prozess erfordert eine schnelle Produktion, niedrige Kosten und Genauigkeit. Kunststoff-CNC-Bearbeitung von Thermoplasten erfüllt alle diese Anforderungen.

Fazit

Thermoplaste funktionieren hervorragend mit CNC-Bearbeitungsprozessen, die hilfreich sind für Prototyp und Großserienfertigung. Die vielseitigen physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften sind für eine Reihe von Anwendungen von Vorteil.

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Häufig gestellte Fragen

Was sind die entscheidenden Eigenschaften von Thermoplasten?

Thermoplaste sind kostengünstige und gut bearbeitbare Materialien mit ausgezeichneter Festigkeit, Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Verschleißfestigkeit. ABS, PMMA, PVS, Acryl, Polycarbonat und Polystyrol sind häufig verwendete Thermoplaste bei der CNC-Bearbeitung.

Was sind die CNC-Bearbeitungsbedingungen für Thermoplaste?

Die CNC-Bearbeitung von Thermoplasten liefert die besten Ergebnisse bei hoher Schnittgeschwindigkeit, mittlerer Vorschubgeschwindigkeit, Werkzeugen aus hartem Stahl und geeigneter Werkzeugpositionierung (abhängig von der spezifischen Art des Thermoplasten).

Welche Anwendungen gibt es bei der thermoplastischen CNC-Bearbeitung?

CNC-bearbeitete thermoplastische Teile werden in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin-, Verteidigungs-, Öl- und Gas-, Lebensmittelverarbeitungs-, Elektronik- und Elektroindustrie eingesetzt.

Was sind die Vorteile der thermoplastischen CNC-Bearbeitung?

Die CNC-Bearbeitung von Thermoplasten bietet hohe Genauigkeit, Komplexität, Wiederholbarkeit, Kosteneffizienz und viele weitere Vorteile.

Literaturverzeichnis

1. (2020). Richtlinien zur Kunststoffdrehbearbeitung. Curbell Plastics, von https://www.curbellplastics.com/.
2. (2005). Thermoplaste – Physikalische Eigenschaften. von https://www.engineeringtoolbox.com/.