La migliore plastica per la lavorazione meccanica: guida alla selezione del materiale

La migliore plastica per la lavorazione

Tra le migliori materie plastiche per la lavorazione meccanica si annoverano ABS, nylon, Vespel®, acrilico, polietilene (PE), polipropilene, policarbonato, fenolico e PTFE (Teflon). Altre opzioni da considerare sono l'acetale (POM/Delrin), l'HDPE, il polietilene tereftalato (PET) e il PVC (cloruro di polivinile).

Quando si considera quale tipo di plastica utilizzare in un CNC lavorazione plastica Per un progetto, è fondamentale conoscere l'idoneità e la compatibilità di ciascun materiale. In particolare, la plastica deve essere facile da lavorare e soddisfare i requisiti funzionali del componente desiderato. 

Altri fattori importanti da considerare sono la resistenza a elementi quali calore, temperatura, graffi, ecc., e la levigatezza superficiale desiderata. Poiché ciascuna di queste materie plastiche offre proprietà uniche, il produttore può scegliere quella che meglio soddisfa le esigenze specifiche. 

Questa guida esplora le principali materie plastiche per le applicazioni di lavorazione CNC. Tratta le caratteristiche principali, inclusi vantaggi, limitazioni, lavorabilità e applicazioni comuni. 

 

Acetale (POM/Delrin)

L'acetale è senza dubbio una delle materie plastiche tecniche più lavorabili. Le caratteristiche principali che contribuiscono a questa qualità sono una conduttività termica relativamente elevata, una struttura semicristallina e un'elevata stabilità dimensionale. L'elevata conduttività termica fa sì che la zona di taglio della plastica raramente superi il punto di degradazione termica durante la lavorazione. La stabilità dimensionale deriva in gran parte dall'assorbimento di umidità del materiale, inferiore allo 0.25% in 24 ore. 

Parte in Delrin/POM (acetale)

Vantaggi e svantaggi della lavorazione dell'acetale (POM/Delrin)

Vantaggi della lavorazione dell'acetale (POM/Delrin)	Svantaggi della lavorazione dell'acetale (POM/Delrin)
Basso assorbimento di umidità Alta lavorabilità  Isolamento elettrico Resistente all'abrasione e agli urti  Resistente allo scorrimento e agli agenti chimici	Sensibilità al calore con una temperatura operativa massima di circa 100 °C [1] infiammabilità  Scarsa risposta agli adesivi

Applicazioni 

I componenti in acetale lavorati meccanicamente si trovano comunemente in elementi meccanici come ingranaggi, rulli, molle e alloggiamenti. Anche gli alloggiamenti incernierati, le centraline di invio carburante e i sistemi di chiusura delle portiere in ambito automobilistico sono realizzati in acetale. 

 

Nylon/Poliammide (PA) 

Il nylon/poliammide (PA) risale agli anni '1930, a seguito di approfondite ricerche su poliesteri e poliammidi. I due tipi di nylon più comuni sono il nylon 6 e il nylon 6/6. Il nylon 6 viene solitamente utilizzato in applicazioni che richiedono elevata resistenza e una bassa densità. Il nylon 6/6 è spesso riservato ad applicazioni che richiedono maggiore rigidità, resistenza e resistenza all'abrasione. Generalmente assorbe meno umidità rispetto al nylon 6. 

Nylon (PA)

Pro e contro 

Pro	Contro
Alta resistenza alla fatica Elevata resistenza all'usura Elevato rapporto resistenza-peso	Sensibile all'umidità L'utensile si intasa se non viene raffreddato.

applicazioni: Cuscinetti, ingranaggi, boccole, staffe strutturali 

 

Plastica ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene)

La plastica ABS si lavora in modo pulito anche ad alte velocità. L'usura dell'utensile è minima. Tuttavia, l'operatore deve tenere in considerazione la tendenza del materiale ad ammorbidirsi con il calore. Le due strategie principali per ovviare a questo problema sono un controllo preciso dell'avanzamento e il raffreddamento. 

Fresatura CNC della plastica ABS

Pro e contro

Pro	Contro
Basso costo Facile da lavorare Buona resistenza agli urti	Resistenza limitata al calore (si ammorbidisce a circa 80 °C) [1] Può deformarsi se surriscaldato  Scarsa resistenza agli agenti atmosferici

Applicazioni: Prototipi, involucri 

 

Policarbonato (PC) 

Il policarbonato è tra le migliori materie plastiche per la lavorazione meccanica perché offre un equilibrio ineguagliabile tra trasparenza ottica e resistenza agli urti. La lavorazione di questo materiale richiede velocità controllate e utensili affilati. Una sfida comune nella lavorazione è la fusione.

Lavorazione del policarbonato

Pro e contro 

Pro	Contro
Chiarezza ottica  Forza d'impatto  Alcuni gradi sono ignifughi	Fessurazioni da stress dovute all'esposizione a solventi Può indurirsi o sciogliersi durante la lavorazione  Più costoso della lavorazione CNC dell'acrilico o della lavorazione CNC dell'ABS

Applicazioni: Involucri elettrici, lenti, protezioni di sicurezza 

 

Acrilico/Polimetilmetacrilato (PMMA)

Parti lavorate CNC in acrilico

Il PMMA è una delle materie plastiche lavorabili più trasparenti dal punto di vista ottico disponibili sul mercato. La lavorazione di questo materiale richiede utensili affilati e avanzamenti lenti, poiché può facilmente incrinarsi e scheggiarsi. 

Pro e contro del PMMA

Vantaggi del PMMA	Svantaggi del PMMA
Eccellente chiarezza ottica  Più conveniente del policarbonato  Resistente alle intemperie	Scheggiatura/crepatura  Fragilità  Scarsa resistenza al calore, con una temperatura massima di circa 80 °C [1]

Applicazioni: Coperture protettive, segnaletica, display

 

HDPE (polietilene ad alta densità)

La plastica HDPE è facile da lavorare e offre una buona resistenza chimica e all'umidità. Tuttavia, non è consigliata per tolleranze ristrette a causa della sua relativa morbidezza. È invece adatta per applicazioni di utilizzo intensivo. 

Vantaggi e svantaggi dell'HDPE 

Vantaggi dell'HDPE	Svantaggi dell'HDPE
Buona resistenza agli urti  Basso peso  Resistente agli agenti chimici e all'acqua	Morbidezza superficiale Stabilità dimensionale limitata

ApplicazioniComponenti marini, serbatoi, contenitori per prodotti chimici 

HDPE lavorato con precisione

 

PET (polietilene tereftalato)

Il PET è un altro materiale plastico facile da lavorare. Inoltre, presenta un basso assorbimento di umidità, una buona resistenza chimica e una buona stabilità dimensionale. Alcuni tipi di PET possono essere utilizzati per applicazioni a contatto con gli alimenti se conformi ai requisiti FDA pertinenti. 

Vantaggi e svantaggi dei componenti in PET lavorati meccanicamente 

Pro	Contro
Buona forza  Basso assorbimento di umidità Alcuni gradi sono conformi alla FDA	Moderata resistenza al calore  Può essere sottoposto a sbiancamento da stress

Applicazioni: dispositivi medici, attrezzature per la lavorazione degli alimenti  

 

Polipropilene (PP)

Pur essendo leggero, con una densità di 0.89–0.92 g/cm³, il PP presenta una buona resistenza all'usura, agli urti e agli agenti chimici. Grazie alla sua relativa resistenza al calore e alle sue capacità di isolamento elettrico, il PP può essere utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni industriali generiche. 

Vantaggi e svantaggi dei componenti in PP lavorati meccanicamente

Pro	Contro
Leggero  Resistenza agli urti  Resistenza alla fatica  Ottima resistenza agli agenti chimici	Scarsa capacità di mantenimento della tolleranza Formazione di gomma e deformazione durante la lavorazione Bassa rigidità

Applicazioni: Cerniere viventi, serbatoi chimici, dispositivi da laboratorio 

 

Plastica fenolica

Spesso associata alla bachelite, la plastica fenolica è un materiale duro e fragile. Questa plastica termoindurente tende a produrre schegge corte e frammentate accompagnate da polvere fine durante la lavorazione. Si noti che il comportamento specifico di scheggiatura può variare in base al tipo di resina fenolica, alle condizioni di lavorazione e alla struttura del laminato. La stabilità termica e l'isolamento elettrico del materiale fenolico sono eccellenti. Come prevedibile, la lavorazione del fenolico usura rapidamente gli utensili da taglio. 

Parti fenoliche

Vantaggi e svantaggi dei componenti fenolici lavorati a macchina

Pro	Contro
Stabilità dimensionale anche ad alte temperature Isolamento elettrico superiore  Buona resistenza all'usura	Abrasivo – usura più rapida dell'utensile  Fragile

Applicazioni:  Lavorazione fenolica è ideale per isolare distanziali, camme, ingranaggi, boccole e rondelle

 

PVC di plastica

I componenti in PVC lavorati meccanicamente offrono durata e resistenza chimica. Se realizzati a regola d'arte, questi componenti sono preziosi in una vasta gamma di settori, tra cui impianti idraulici e sistemi di movimentazione di prodotti chimici. 

Vantaggi e svantaggi dei componenti in PVC lavorati meccanicamente 

Pro	Contro
Resistente alla corrosione e agli agenti chimici  Autoestinguente  Facile da lavorare	Fragile  Scarsa resistenza al calore Capacità di carico limitata

Applicazioni: Raccordi idraulici, valvole 

 

Vespel® (poliimmide di DuPont)

Sebbene difficile da lavorare, Vespel® permette di produrre componenti con tolleranze ristrette, resistenza alla temperatura e durata. Questo grado di poliimmide non caricato ha una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di circa 249 °C.2Ciò rende questa plastica una delle migliori per la lavorazione in applicazioni critiche. 

Parti lavorate Vespel

Pro e contro di Lavorazione Vespel Ricambi

Pro	Contro
Elevata resistenza all'attrito e all'usura. Stabilità termica superiore  Buona resistenza chimica  Caratteristiche di lavorazione isotropiche Forte stabilità dimensionale	Produzione di materiali complessi – sinterizzazione ad alta pressione  La lavorabilità dipende dal grado

Applicazioni: Attrezzature per la difesa e per i veicoli spaziali 

 

Polistirene (PS)

Il materiale PS possiede un'eccellente trasparenza ottica ed è rigido. La sua rigidità può essere ulteriormente migliorata utilizzando la gomma – polistirene ad alto impatto (HIPS). Questo termoplastico economico combina queste proprietà con una buona stabilità dimensionale e la disponibilità a magazzino in diverse forme.

Vantaggi e svantaggi dei componenti in polistirene lavorati a macchina 

Pro	Contro
Buona stabilità dimensionale  Buona lavorabilità  Rigidità naturale  Basso costo	Fragile  Scarsa resistenza al calore  Resistenza chimica e all'usura limitata

Applicazioni: Materiale in polistirene Viene usato raramente nelle lavorazioni CNC; è ideale per lo stampaggio a iniezione. 

Nel valutare quale tra le plastiche presenti nell'elenco sia la migliore per la lavorazione, ricordate che il PS è incluso per completezza. I team di approvvigionamento che si avvicinano per la prima volta alle materie plastiche potrebbero specificarlo per la sua ampia disponibilità, ignari del fatto che le sue scarse prestazioni termiche e l'elevata fragilità rappresentano serie difficoltà nella lavorazione.

Tabella riassuntiva per la selezione della migliore plastica per la lavorazione meccanica

Di seguito è riportata una tabella di selezione dei materiali con i principali requisiti ingegneristici.

Plastica	Stabilità dimensionale	Resistenza all'usura	Resistenza chimica	lavorabilità	Resistenza termica	Costo relativo
Acetale (POM/Delrin)	Alto	Alto	Alto	Ottimo	Moderato	Basso
Nylon (PA)	Moderato	Alto	Resistente a carburanti e oli; debole agli acidi.	Buone	Moderato – è necessario il raffreddamento per evitare la formazione di grumi	Da basso a moderato
ABS	Basso	Moderato	Scarsa resistenza agli agenti atmosferici	Ottimo	Basso	Basso
policarbonato (PC)	Moderato	Buone	povero	Moderato	Moderato – gommoso, sciogliente	Da moderato a alto
Acrilico (PMMA)	Moderato	Basso	Resistente alle intemperie	Moderato	Avanzamenti lenti e ridotti e utensili affilati	Moderato
HDPE	Basso	Buone	Buone	Buono, tolleranze non strette	Da basso a moderato	Basso
PET	Buone	Buone	Buone	Buone		Moderato
Polipropilene (PP)	Basso	Alto	Ottimo	Moderato – deformazione e aderenza		Basso
fenolico	Alto	Buone	Resistente a oli e solventi	povero		Moderato
PVC	Moderato	Moderato	Buone	Buone		Basso
Vespel®	Alto	Alto	Resistente alla maggior parte dei carburanti e dei solventi	Da scarso a moderato a difficile, a seconda del grado scolastico		Alto
Polistirene (PS)	Buone	Basso	povero	Buono, ma non lavorato regolarmente	Basso	Basso

Processi di lavorazione per le materie plastiche 

Nel valutare quale tra le materie plastiche evidenziate sia più adatta al vostro progetto di lavorazione, tenete presente i processi di lavorazione più comuni: tornitura, alesatura, foratura, fresatura, maschiatura e allargatura. 

Tornitura e alesatura della plastica

Queste operazioni al tornio lavorano su diametri interni e producono componenti cilindrici. La tornitura utilizza un utensile fisso a punta singola su un pezzo rotante per produrre boccole e alberi. L'alesatura allarga con precisione i fori esistenti. Affinché una plastica possa resistere a queste operazioni, deve possedere un'elevata stabilità dimensionale: le forze di taglio possono essere eccessive. L'acetale e il PTFE sono tra le plastiche con la migliore stabilità dimensionale. Il metodo di evacuazione dei trucioli deve essere sufficientemente rapido ed efficace da prevenire la fusione. Nella regolazione della velocità del mandrino, è inoltre necessario tenere conto della resistenza al calore della plastica. 

Perforazione della plastica 

La foratura della plastica produce fori circolari dritti nel materiale. L'accumulo di calore dovuto all'attrito nella plastica può fondere e deformare i bordi del foro in ABS, PS e altri materiali plastici se la velocità non è gestita correttamente. La tecnica migliore consiste nell'utilizzare la foratura a intermittenza, che migliora l'evacuazione dei trucioli e la dissipazione del calore. La foratura continua non rappresenta una sfida per il PET e altre materie plastiche con punti di fusione più elevati. 

Fresatura della plastica 

La fresatura è un processo in cui una fresa rotante a più punte viene utilizzata per creare cavità, geometrie 3D e superfici piane sulla plastica. Si tratta di un processo estremamente versatile, applicabile sia a plastiche dure che morbide. La strategia di fresatura utilizzata per specifici materiali plastici. Ad esempio, le plastiche gommose come l'HDPE richiedono utensili affilati e velocità di taglio più elevate per evitare sbavature del materiale e migliorare la finitura superficiale. 

Tappo in plastica 

La maschiatura consiste nella creazione di filettature interne in un foro preforato. È una tecnica diffusa per le materie plastiche dimensionalmente stabili, come quelle acetaliche e fenoliche. Poiché le materie plastiche più morbide tendono a deformarsi e a spanarsi, si utilizzano inserti metallici. 

Inserto metallico filettato in plastica

Alesatura plastica 

La lavorazione di alesatura contribuisce a ottenere il diametro finale preciso per un foro, allargandolo e levigandolo. È un requisito fondamentale nella produzione di boccole e sedi per cuscinetti, soprattutto nei componenti in acetale, dove diametri dei fori prevedibili sono essenziali per l'assemblaggio. 

Ciascuno di questi processi presenta requisiti meccanici e termici specifici. Ogni plastica deve essere abbinata a un processo di lavorazione adeguato per garantire prestazioni ottimali dei pezzi lavorati. 

Durante la preparazione del piano di lavorazione, assicurarsi che le proprietà della plastica siano compatibili con i parametri del processo. Ad esempio, la sensibilità al calore del materiale dovrebbe determinare la velocità di avanzamento, la velocità di taglio e la velocità di raffreddamento.

Conclusione 

Le migliori materie plastiche per la lavorazione offrono la giusta lavorabilità, stabilità termica, proprietà meccaniche e altre caratteristiche, a seconda delle esigenze specifiche. Dalla precisione impeccabile dell'acetale per tolleranze ristrette all'impareggiabile resistenza agli urti del policarbonato, ogni plastica ha un'idoneità unica per le applicazioni industriali. Per i responsabili degli acquisti alla ricerca di partner di produzione affidabili e per gli ingegneri che devono definire rapidamente le specifiche dei materiali plastici, esistono sfumature che solo un'azienda esperta nella lavorazione delle materie plastiche può comprendere. 

Il tuo componente in plastica deve essere lavorato correttamente fin dal primo tentativo. Per una transizione senza intoppi dalla progettazione alla produzione di componenti in plastica lavorati a CNC, condividi i tuoi disegni con il team di ingegneri di Boda. Puoi anche rivedere il nostro servizio di lavorazione della plastica per maggiori dettagli sulla lavorazione di precisione per diversi tipi di plastica.  

DOMANDE FREQUENTI

Qual è la plastica migliore per la lavorazione meccanica?

La scelta della plastica più adatta alla lavorazione dipende dai requisiti dell'applicazione in termini di resistenza alla trazione, resistenza al calore, resistenza chimica e resistenza all'impatto, tra gli altri. Ogni plastica offre proprietà distinte; non esiste una plastica universale adatta a tutte le esigenze. 

Risorse 

[1]https://ideambox.com/assets/downloads/engineering-materials-datasheet.pdf

[2]https://www.materialdatacenter.com/ms/en/tradenames/Vespel/DuPont/VESPEL%C2%AE+TP-8311/7e482917/835