Usinage CNC de thermoplastique

Vous connaissez peut-être déjà deux types de plastiques : les thermodurcissables et les thermoplastiques. La différence fondamentale est que les plastiques thermodurcis ne peuvent pas être remoulés après chauffage, alors que les thermoplastiques peuvent être fondus et remoulés.

Les plastiques sont les éléments essentiels de Matériaux CNC, et divers plastiques sont disponibles pour les projets d'usinage CNC. Les thermodurcissables et les thermoplastiques sont compatibles avec les opérations d'usinage CNC, bien que nous aborderons les thermoplastiques dans cet article, y compris propriétés, procédé d'usinage, avantages et applications.

Qu'est-ce que le thermoplastique ?

Les thermoplastiques sont des mélanges de résines polymères dont les propriétés ne changent pas lorsqu'elles sont chauffées. Ils deviennent plus mous lorsqu’ils sont chauffés et plus difficiles à refroidir. Le thermoplastique peut être remoulé après fusion, conservant toutes ses qualités physiques, mécaniques et chimiques d'origine.

Les thermoplastiques offrent une résistance mécanique, une résistance aux chocs, une usinabilité, une résistance à la corrosion, une inertie chimique et de nombreuses autres propriétés bénéfiques.

Thermoplastiques courants dans l'usinage CNC

Différents thermoplastiques sont utilisés dans les projets d'usinage CNC en fonction des spécifications requises et de l'utilisation prévue des pièces. Chaque thermoplastique présente quelques avantages et qualités uniques à offrir. Les thermoplastiques les plus fréquemment utilisés dans l'usinage CNC sont ABS, PMMA, PVS, Acrylique, Polycarbonate, Polystyrène et Polyuréthane.

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Propriétés des thermoplastiques

Les thermoplastiques sont des matériaux CNC adaptés à de nombreuses applications ; ils ne réagissent pas avec les produits chimiques acides ou alcalins et offrent une excellente résistance, ténacité et durabilité. Discutons plus en détail des propriétés des différents thermoplastiques.

• Force mécanique

Les thermoplastiques ont une résistance inférieure à celle de la plupart des métaux et alliages, mais leur légèreté les rend comparables aux métaux. Souvent, les thermoplastiques sont renforcés de fibres et de verre pour augmenter leur résistance pour les projets d'usinage CNC. Cependant, cela dépend également du type spécifique de thermoplastique. Par exemple, le PE offre une faible résistance mécanique, tandis que l’ABS et l’acrylique offrent une résistance élevée.

• La résistance aux chocs

Les thermoplastiques peuvent résister à des charges d'impact sans perdre leurs propriétés physiques et mécaniques. Les plastiques thermodurcissables peuvent se fracturer lors de charges d'impact, tandis que les thermoplastiques ont besoin d'une énergie élevée pour les phénomènes de rupture.

Usinage POM : Le polyoxyméthylène (POM) est le meilleur thermoplastique pour une résistance élevée aux chocs. Il fonctionne bien sous des charges d'impact répétées. De plus, la température de l'environnement de fonctionnement affecte la résistance aux chocs de tout thermoplastique.

• Dureté

Les thermoplastiques ont des propriétés de durcissement décentes. Ils empêchent les fissures et les éclats lors des opérations d'usinage CNC. De plus, les pièces thermoplastiques usinées CNC deviennent très résistantes à l'abrasion.

• Compatibilité chimique

La compatibilité chimique est une caractéristique clé qui rend les thermoplastiques supérieurs à de nombreuses procédures d'usinage CNC. Il ne réagit pas avec les produits chimiques agressifs (acides et alcalis).

Certains thermoplastiques présentent également des propriétés lubrifiantes naturelles comme le nylon, l'acrylique et le Delrin. La nature glissante de ces plastiques est bénéfique dans divers domaines. préparation des aliments & applications médicales.

• Recyclabilité

Les thermoplastiques sont entièrement recyclables et peuvent être recréés en les fondant et en les façonnant dans un moule. Les plastiques recyclés conservent toutes leurs propriétés d'origine.

• Isolation contre l'humidité et l'électricité

Il n’absorbe pas l’humidité et présente une excellente imperméabilité. Par conséquent, les thermoplastiques sont largement bénéfiques pour diverses applications marines et autres applications imperméables.

Les thermoplastiques peuvent résister à une tension électrique élevée sans se déformer. C'est le choix parfait pour l'isolation électrique dans les applications électriques et électroniques.

Propriétés des thermoplastiques (Thermoplastiques – Propriétés physiques, 2005)

Comment choisir les bons thermoplastiques pour l'usinage CNC ?

Le choix du thermoplastique pour vos projets d'usinage CNC dépend de plusieurs facteurs, tels que rpropriétés requises, spécifications, caractéristiques, application prévue et coût.

La première étape implique l'identification des propriétés requises pour des applications particulières. Lister toutes les propriétés physiques, mécaniques et chimiques essentielles à la fonctionnalité de la pièce souhaitée. En outre, il est également crucial de prendre en compte les conditions de fonctionnement et les performances lors de la liste des propriétés.

• ABS

Usinage CNC ABS: L'ABS est un matériau solide et rigide doté d'une résistance aux chocs exceptionnelle. Après traitement CNC, il laisse une surface lisse. Si une finition supplémentaire est essentielle, la surface peut être finie par une approche de métallisation et de galvanoplastie. L’ABS est utilisé dans l’automobile, l’aérospatiale, l’électronique et bien d’autres industries.

• Delrin

Usinage du Delrin: Delrin est bien connu pour sa légèreté, sa résistance mécanique, sa compatibilité chimique et son isolation électrique et thermique. Il a des applications dans diverses industries, telles que l'automobile, les appareils électroménagers, l'électronique et le montage.

• PMMA

Le PMMA est un thermoplastique rigide et transparent utilisé dans les opérations d'usinage CNC à la place du verre.

Il offre une inertie chimique, une résistance à l'usure, une résistance aux intempéries et une résistance aux chocs élevées. Le PMMA pourrait être le meilleur choix de matériau pour les fenêtres, les pièces automobiles, les dispositifs de dépistage des drogues, les pièces architecturales et les composants électroniques.

• Polycarbonate

Le polycarbonate est un thermoplastique technique complexe, stimulant et transparent qui maintient une stabilité dimensionnelle élevée avec les processus d'usinage CNC. Contrairement aux autres thermoplastiques, le PC offre une faible résistance aux rayures et une faible compatibilité chimique. Il joue un rôle important dans l’automobile, l’éclairage, les instruments optiques, l’électronique et d’autres industries.

• PVC

Le PVC est l'un des thermoplastiques largement utilisés dans les projets d'usinage CNC. Il s’agit d’un matériau rigide, léger, résistant aux intempéries et résistant, doté de propriétés ignifuges intrinsèques. Le PVC est utilisé dans de nombreuses applications, notamment la plomberie, les composants médicaux, les intérieurs automobiles, les chaussures et l'emballage.

Sélection de la trajectoire d'outil

Après avoir sélectionné le matériau, il est crucial de fixer la trajectoire de l'outil en fonction du modèle 3D. La trajectoire d'outil correcte garantit le trajet le plus court et la qualité de la finition de surface. L'utilisation d'un logiciel de FAO peut constituer la meilleure approche pour choisir la trajectoire de l'outil.

Processus d'usinage des thermoplastiques

Usinage CNC de l'ABS

Les thermoplastiques peuvent être usinés avec des Outils d'usinage CNC en acier dur. L'avance et la vitesse de coupe sont deux variables importantes affectant la qualité de l'usinage. Cependant, un outil en carbure de qualité C-2 fin peut être nécessaire pour tourner les thermoplastiques.

L'espace usinabilité des thermoplastiques influence également la qualité de la pièce usinée. Il est nécessaire d'en tenir compte avant de se lancer dans l'étape d'usinage. Les conditions d'usinage des différents thermoplastiques sont listées dans le tableau ci-dessous (Directives d'usinage de tournage plastique, 2020)

Variables de tournage pour les thermoplastiques

Ce tableau montre que chaque thermoplastique possède des paramètres d'usinage distincts, tels que l'angle de dépouille, la coupe, l'angle, la vitesse de coupe et l'avance. Chaque thermoplastique a une résistance, une dureté et un degré d'usinabilité différents.

Options de finition de surface

Les pièces en thermoplastique usinées CNC contiennent un finition de surface brute d'usinage. Cependant, d'autres processus de finition de surface peuvent être nécessaires dans de nombreuses applications. La finition de surface des pièces thermoplastiques donne une surface lisse et brillante, éliminant les marques d'outils, les bavures et les petits éclats.

Le sablage, l'ébavurage, le polissage, la métallisation et la gravure sont les approches de finition de surface fréquemment utilisées pour les pièces thermoplastiques usinées CNC. Cependant, en fonction du type particulier de thermoplastique, une finition de surface spéciale peut être utilisée pour de meilleurs résultats.

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Par exemple, le polissage à la flamme crée une surface brillante et lisse sur des objets en acrylique en appliquant une chaleur à flamme moyenne sur la surface.

Avantages

L'usinage CNC des thermoplastiques offre divers avantages, tels que la précision, les formes complexes, la rentabilité et bien d'autres.

• Précision

Grâce à leur usinabilité, les thermoplastiques peuvent être usinés avec des tolérances serrées. Les machines CNC avancées peuvent créer des pièces thermoplastiques avec des tolérances aussi basses que ±0.002 mm. Le haut degré de précision facilite également la production en grande série de pièces thermoplastiques identiques.

• Formes complexes

Les thermoplastiques peuvent être utilisés pour créer des formes complexes à l’aide de l’usinage CNC, ce qui est difficile à créer avec d’autres plastiques et techniques. Le mécanisme contrôlé par ordinateur de la technologie CNC permet de dicter le mouvement de l'outil pour un usinage précis.

• Rentabilité

La vitesse de production élevée et le faible coût des thermoplastiques rendent le processus rentable. Par rapport au métal et aux alliages, les pièces thermoplastiques sont moins coûteuses à créer avec l'usinage CNC.

• Finitions lisse

Les pièces thermoplastiques créées par usinage CNC laissent une surface lisse par rapport à d'autres approches de fabrication, telles que le moulage par injection. De plus, il ne laisse aucune aspérité.

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Applications

Divers thermoplastiques sont utilisés dans diverses industries après traitement par usinage CNC. Leur légèreté, leur résistance et leur robustesse en font des choix idéaux pour les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'électricité, de l'électronique, de la tuyauterie, des appareils électroménagers et bien d'autres secteurs.

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L'option thermoplastique est-elle incontournable pour le prototypage CNC ?

Les thermoplastiques sont des matériaux légers et peu coûteux dotés d'une usinabilité, d'une résistance, d'une ténacité, d'une résistance aux chocs, d'une résistance à l'usure et d'une résistance à la corrosion élevées. Ces propriétés les rendent idéales pour le prototypage de pièces ou de produits destinés à diverses industries, notamment l'automobile, l'aérospatiale, le médical, l'électronique, le pétrole et le gaz et la transformation des aliments.

Un processus de prototypage réfléchi exige une production rapide, un faible coût et une précision. Usinage CNC plastique des thermoplastiques répond à toutes ces exigences.

Conclusion

Les thermoplastiques fonctionnent extrêmement bien avec les processus d'usinage CNC, qui sont utiles pour prototype et fabrication à grand volume. Les propriétés physiques, mécaniques et chimiques polyvalentes sont bénéfiques pour une gamme d'applications.

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Les Questions

Quelles sont les propriétés critiques des thermoplastiques ?

Les thermoplastiques sont des matériaux peu coûteux et hautement usinables avec une excellente résistance, ténacité, résistance aux chocs et résistance à l'usure. L'ABS, le PMMA, le PVS, l'acrylique, le polycarbonate et le polystyrène sont des thermoplastiques fréquemment utilisés dans l'usinage CNC.

Quelles sont les conditions d'usinage CNC des thermoplastiques ?

L'usinage CNC des thermoplastiques produit les meilleurs résultats avec une vitesse de coupe élevée, une vitesse d'avance moyenne, des outils en acier dur et un positionnement approprié des outils (selon le type spécifique de thermoplastique).

Quelles sont les applications de l'usinage CNC thermoplastique ?

Les pièces thermoplastiques usinées CNC sont utilisées dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de la médecine, de la défense, du pétrole et du gaz, de la transformation des aliments, de l'électronique et de l'électricité.

Quels sont les avantages de l'usinage CNC thermoplastique ?

L'usinage CNC des thermoplastiques offre une grande précision, complexité, répétabilité, rentabilité et bien d'autres avantages.

Bibliographie

1. (2020). Directives d'usinage de tournage plastique. Curbell Plastics, de https://www.curbellplastics.com/.
2. (2005). Thermoplastiques – Propriétés physiques. sur https://www.engineeringtoolbox.com/.