Vous êtes-vous déjà demandé quel type de plastique CNC est le plus adapté à votre projet ? Avec des options comme l'ABS, l'acrylique ou le POM, chacune offrant des avantages uniques, choisir le bon peut sembler difficile. 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 du 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. fraisage CNC, tournage, perçage et autres procédés. Cela permet de réduire le poids des composants, par exemple dans les secteurs de l'automobile ou de l'aérospatiale. Car vous savez que le plastique est léger et facile à utiliser.
De plus, le plastique ne nécessite pas beaucoup de travail en termes de fabrication. Vous pouvez le concevoir avec précision sans endommager les outils de coupe comme le feraient certains métaux. D'autre part, le plastique ne se corrode pas et ne présente pas de réactions chimiques lorsqu'il est exposé à des conditions environnementales difficiles. Ainsi, vous pouvez l'utiliser dans les aliments médicaux et même dans l'industrie.
Si nécessaire, vous pouvez utiliser différents types de plastique 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 l'outillage et les variables de processus telles que la vitesse et la profondeur de coupe.
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Maintenant, discutons en détail de chaque plastique CNC ;
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 matériau de choix pour les pièces automobiles, les jouets et l'électronique grand public. Cependant, il présente une faible résistance aux UV, ce qui entraîne une décoloration et une dégradation au contact de la lumière du soleil. De plus, par rapport aux autres plastiques CNC, il présente une résistance à la chaleur relativement faible.
- Où est-il utilisé:
Cette machine CNC pour plastique est utilisée dans diverses pièces automobiles et dans l'électronique grand public. Elle est également utilisée dans les équipements ménagers et les prototypes rapides en raison de sa résistance et de sa polyvalence.
PC
Étant un polymère transparent et résistant, il est capable de résister aux chocs et aux températures extrêmes. Le polycarbonate (PC) est plutôt léger et offre une grande clarté optique.
Dans le domaine 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 reste vulnérable aux rayures et son prix est plus élevé que celui des autres plastiques. Il ne doit pas être traité aux UV, il peut subir une dégradation au bout d'un certain temps.
- Où est-il utilisé:
Les lunettes de protection, les phares des automobiles, les casques et les boîtiers d'appareils électroniques utilisent tous du PC. De plus, il est couramment utilisé dans les structures architecturales, telles que les puits de lumière et les fenêtres pare-balles.
Acrylique, PMMA
L'acrylique, ou PMMA qui signifie polyméthacrylate de méthyle, est un plastique substitut du verre de très faible poids avec de brillantes propriétés de résistance aux intempéries.
Pour les panneaux, les verres et les aquariums qui sont résistants aux intempéries et ont une grande transparence optique, le PMMA est le plus adapté car il est également incassable. Il est cassant lorsqu'il est soumis à la force et est également assez facile à rayer, ce qui en fait 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 verres et les fenêtres.
POM
Le POM, également connu sous le nom de polyoxyméthylène, est un plastique résistant qui peut facilement résister à l'usure et repose sur un faible frottement pour de bonnes performances. Cependant, le POM a 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 retrouverez dans les engrenages, les roulements, les fixations et les pièces automobiles. Le POM est utile pour des 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 la masse et de la graisse du complexe amino, il y a une forte absorption d'eau qui peut affecter la stabilité dimensionnelle. Il devient également cassant à basse température.
- Où est-il utilisé:
Les polymères de nylon sont couramment utilisés dans les engrenages, les bagues, les bandes transporteuses et d'autres composants mécaniques. De plus, on le retrouve dans les textiles, les composants automobiles et les articles de sport.
PE (PEHD et PEBD)
Le polyéthylène (PE) est un polymère de densité relativement faible qui est disponible sous forme de polyéthylène basse et haute densité (PEHD et PEBD). Le PEHD est rigide et résistant aux chocs, tandis que le PEBD est solide 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:
Le PEHD peut être utilisé dans la fabrication de tuyaux, de certains conteneurs et de planches à découper. Le PEBD, quant à lui, est couramment utilisé 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 solidité, sa résistance chimique et sa résistance à la chaleur. Il est très coûteux et nécessite de nombreuses techniques et 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 léger et résistant, bien connu pour sa flexibilité exceptionnelle et sa résistance chimique. Il peut être sensible aux UV et donc pourrir facilement. De plus, il peut devenir cassant lorsqu'il est exposé à de basses températures. Il présente également certaines limites d'exposition à la chaleur.
- Où est-il utilisé:
Aujourd'hui, on retrouve du PP dans les contenants alimentaires, les pièces détachées pour véhicules, les médicaments et d'autres tissus. En raison des propriétés du matériau, le PP est facilement utilisé dans de nombreuses applications.
PBT
Le polytéréphtalate de butylène (PBT) est un autre polymère résistant. Il présente une résistance à la chaleur et une isolation électrique nettement supérieures. Il offre une bonne résistance chimique et une bonne stabilité dimensionnelle et est particulièrement adapté aux pièces électriques. Le PBT est cassant à basse température, 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.
PEI
Le polyétherimide (PEI) est un plastique solide qui présente une grande résistance à la chaleur. Il offre des propriétés et une stabilité remarquables. Mais il est cher et les ressources sont rares sur le marché. De plus, il peut développer des fissures de contrainte.
- Où est-il utilisé:
Le polyétherimide est principalement utilisé dans les domaines de l'aérospatiale, de la fabrication d'équipements médicaux et de l'électronique. On le retrouve dans les appareils nécessitant une grande résistance à la chaleur.
PS
Le polystyrène (PS) est également appelé polystyrène expansé. Il s'agit d'un polystyrène léger et résistant, disponible sous forme solide et expansée. Il est bon marché et facile à fabriquer. Mais son point faible est qu'il est cassant, non biodégradable et peu résistant aux chocs. Il est également inflammable et ne présente aucune 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 gobelets d'emballage, les isolants et les kits de modèles.
PVC
Le polychlorure de vinyle, également appelé plastique PVC, est l'un des matériaux les plus durables et les plus stables. Il présente une forte résistance aux produits chimiques. Il est également économique et ignifuge en raison de l'inclusion d'additifs. Cependant, le PVC n'est pas plus écologique que tout autre produit et libère des gaz nocifs lors de la combustion. Certaines de ses formulations peuvent devenir cassantes avec le temps.
- Où est-il utilisé:
Le chlorure de polyvinyle est utilisé pour les tuyaux, 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, il est assez complexe à traiter et coûteux. Il peut subir une dégradation sous l'effet de radiations à haute énergie ou d'impacts.
- Où est-il utilisé:
Le PTFE est utilisé pour recouvrir les ustensiles de cuisine, les joints, les joints d'étanchéité et notamment l'isolation électrique. Il est également très répandu dans les processus industriels où un faible frottement est nécessaire.
Un aperçu rapide du tableau d'usinabilité du plastique
Type de plastique CNC | Usinabilité | Principales caractéristiques |
ABS | Excellent | Facile à usiner, faible coût, bon résistance aux chocs, et peut être facilement thermoformé. |
PC (polycarbonate) | Juste à bon | Solide et résistant aux chocs, mais peut être sujet à des fissures dans certaines conditions. |
Acrylique (PMMA) | Excellent | Facile à usiner, produit des finitions lisses, mais cassant et peut se fissurer sous l'effet du stress. |
POM (Acétal) | Excellent | Faible frottement, haute rigidité, excellente dimension de stabilité, idéal pour les engrenages et les roulements. |
Nylon (PA) | Juste 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 | Souple et facile à usiner, faible frottement, mais peut se déformer s'il n'est pas correctement soutenu. |
PEEK | Moyen | 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 | Moyen | Bonne chaleur et résistance chimique, mais peut être cassant et difficile à usiner. |
PEI (Polyétherimide) | Passable à médiocre | Matériau haute performance, difficile à usiner grâce à sa grande rigidité. |
ANIMAUX | Bon | 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 cassant et sujet aux fissures. |
PVC | Moyen | Peut être difficile à usiner, en particulier avec des formules 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 bon plastique technique pour votre projet, vous devez garder à l’esprit les facteurs suivants :
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 grande résistance ainsi qu'une bonne résistance à l'usure et peuvent être utilisés pour les éléments porteurs.
En revanche, l'acrylique est un polymère conçu pour la flexibilité et la transparence plutôt que pour la résistance du pouce par exemple. Choisissez 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 gérés avec le plastique PTFE (Téflon) et PVC tandis que le PEHD fonctionne mieux dans les zones à forte humidité. L'utilisation de la bonne sélection garantit la fiabilité et le fonctionnement au fil des ans.
Dilatation 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, comme le PP par exemple, peuvent se dilater plus que souhaité en raison des changements de température.
Coût et disponibilité
Souvent, le coût et la disponibilité du matériau sont des aspects importants qui influencent la décision. Les plastiques génériques comme l'ABS et le PP sont moins chers et facilement disponibles. En revanche, les matériaux spécialisés comme le PEI ou le PEEK sont plus chers mais présentent des avantages spécifiques. Il est important de trouver un bon compromis entre performances et budget.
Exigences de finition de surface
Lorsqu’on examine quelque chose visuellement, il est essentiel de prendre en compte si l’esthétique et la qualité de la surface sont d’une importance primordiale.
Pour une utilisation facile, les matériaux à haute résistance à la traction comme le POM sont adaptés aux applications nécessitant une grande simplicité. Le résultat final doit être harmonisé de manière à ce qu'il corresponde à la fois à la fonction et à l'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 permettent d'éviter la déchirure du plastique à usiner par CNC. Un équilibre entre une avance élevée et un faible régime doit être utilisé pour éviter l'échauffement 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 serrer trop fort la machine. De plus, évitez en même temps l'utilisation d'une table à vide qui pourrait entraîner la destruction de la machine pendant son fonctionnement.
Évitez les liquides de refroidissement
La plupart des plastiques découpés ne nécessitent pas l'ajout de liquide de refroidissement. Cependant, il peut être utilisé pour éviter la fissuration du matériau. Au contraire, une anticipation et un contrôle adéquats de la vitesse de l'outil sont essentiels pour éviter la surchauffe du matériau.
Coupes surdimensionnées pour plastiques CNC souples
Pour les plastiques souples comme le PEBD, prévoyez des coupes surdimensionnées si nécessaire. Cela signifie effectuer des coupes près des bords et des ajustements pour éviter les déformations, notamment lors de la finition des opérations.
Prendre 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 coupes 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.
Espace de copeaux adéquat
Assurez un nettoyage par soufflage d'air ou par utilisation de systèmes d'aspiration à jet ou à bout portant. En outre, installez l'outil sur le matériau à usiner de manière à ce qu'il ne laisse jamais l'accumulation de copeaux affecter la coupe en cours.
De plus, il est également essentiel de faire correspondre la complexité de la conception avec les capacités de la machine, car 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 fabriquer des surfaces courbes complexes et des éléments en porte-à-faux.
Techniques d'usinage CNC pour Pièces en plastique
Les machines CNC fabriquent des pièces en plastique par usinage. Ces techniques permettent de retirer de la matière pour leur donner une forme particulière qui répond aux exigences de conception. Selon la complexité et le 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 consiste à utiliser un outil de coupe sur une pièce cylindrique en plastique et à la faire tourner pour fabriquer une pièce en plastique. La plupart du temps, les outils de coupe présentent des angles de coupe arrière 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 en cours de fabrication nécessite une finition lisse qui peut être obtenue par polissage. Il nécessite une vitesse d'avance inférieure de 0.015 IPR pour une coupe grossière et de 0.005 IPR pour une coupe finie. Des changements d'angle améliorés ont tendance à améliorer la précision extraspinale et la douceur de la finition.
Fraisage CNC
Une pièce complexe est fabriquée en découpant 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.
La vitesse de broche élevée et le serrage approprié augmentent l'efficacité. De plus, le système de refroidissement est suffisant pour éviter que les broches et la machine ne se déforment.
Perçage CNC
Ce procédé d'usinage CNC spécialisé dans les plastiques consiste à créer des trous dans les thermoplastiques à l'aide de forets placés à des angles compris entre 90 et 150 degrés. La procédure utilise également des systèmes de refroidissement pour dissiper toute chaleur créée à la suite du perçage. Elle vise également à améliorer l'élimination des copeaux. Veillez à ce que la profondeur de perçage ne dépasse 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 matières plastiques qui doivent être façonnées et qui sont plates ou courbées sont également découpées de manière contrôlée à l'aide de routeurs CNC. Tous ces processus et des vitesses optimales permettent d'obtenir des résultats lisses et précis dans tous les domaines.
Applications industrielles des pièces en plastique CNC
Avec la garantie de précision et de robustesse, les pièces usinées CNC en plastique dans toutes les industries sont devenues faciles avec l'avènement de l'usinage CNC.
- Industrie médicale: La fabrication d'outils chirurgicaux, de prothèses lourdes, d'outils médicaux, etc., n'est plus nécessaire grâce à l'usinage plastique. Les méthodes garantissent également le respect des exigences de sécurité les plus strictes tout en permettant de produire des détails gravés.
- Composants automobiles : Il est possible d'usiner des pièces en plastique telles que des tableaux de bord et des trous d'aération grâce à la commande numérique par ordinateur. Cela permet de réduire le poids de la carrosserie d'une automobile et d'améliorer les performances des pièces usinées.
- Pièces aérospatiales : Les prototypes, les intérieurs et les composants de la structure sont résistants à la chaleur et peu lourds. C'est pourquoi, dans le domaine aéronautique, le plastique est le matériau utilisé. Ce processus est crucial car les détails des plastiques usinés CNC par ces méthodes sont soumis à d'énormes contraintes et nécessitent une précision extrême.
- Industrie électronique: Dans le domaine de l'électronique, des composants en plastique usinés sont utilisés comme les connecteurs, les boîtiers et les claviers. Le surmoulage des connecteurs avec du plastique améliore l'isolation et la robustesse des systèmes délicats.
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Questions fréquentes
Quel que soit le projet que vous poursuivez, il est généralement préférable d'utiliser de l'ABS ou du POM pour une utilisation courante. Mais si vous avez besoin de hautes performances, jetez un œil au PEEK ou au Nylon qui offrent une résistance élevée et une bonne durabilité.
Cela dépend du matériau, de la complexité de la pièce dont vous avez besoin et des réglages de la machine que vous avez sélectionnés. En règle générale, la découpe d'éléments souples prend une minute ; les pièces plus complexes peuvent prendre des heures.
