تعتبر Machining Polymer CNC عملية تصنيع لإنشاء أجزاء بلاستيكية عالية الجودة-من النماذج الوظيفية إلى عمليات الإنتاج على نطاق واسع. على عكس الطباعة ثلاثية الأبعاد, الذي يبني طبقة الأجزاء حسب الطبقة, البوليمر CNC الآلات يستخدم التكنولوجيا الطرفية: ينحدر أشكالًا دقيقة من كتل البوليمر الصلبة, تقديم قوة ميكانيكية متفوقة, التحمل الضيق, وينتهي السطح الأملس. هذا الدليل يكسر كل ما تحتاج لمعرفته حول تصنيع CNC البوليمر, بما في ذلك كيفية عمله, أفضل المواد للاستخدام, كيف تقارن الطباعة ثلاثية الأبعاد, خيارات ما بعد المعالجة, وحالات استخدام العالم الحقيقي لمساعدتك في تحديد ما إذا كان هذا مناسبًا لمشروعك.
ما هو آلات البوليمر CNC? (كيف تعمل)
Machining Polymer CNC عبارة عن عملية طبعية تسيطر عليها الكمبيوتر مصممة خصيصًا للمواد البلاستيكية. يتبع نفس المبادئ الأساسية مثل Metal CNC Machining ولكن مع التعديلات الرئيسية لحساب الخصائص الفريدة للبوليمرات (مثل انخفاض الصلابة وحساسية الحرارة العالية). إليك انهيار خطوة بخطوة لكيفية عمله:
- إعداد التصميم: ابدأ بنموذج CAD ثلاثي الأبعاد من الجزء الخاص بك. يتم تحويل النموذج إلى G-Code-لغة تخبر جهاز CNC كيفية تحريك أدواته.
- إعداد المواد: كتلة بوليمر صلبة (على سبيل المثال, القيمة المطلقة, أسيتال) تم تأمينه لآلة CNC القابلة للتشغيل. على عكس المعدن, تحتاج البوليمرات إلى تثبيت لطيف لتجنب التكسير أو التزييف.
- اختيار الأداة: أدوات القطع المتخصصة (في كثير من الأحيان مصنوعة من كربيد أو فولاذ عالي السرعة) يتم اختيارهم لنوع البوليمر. على سبيل المثال, حاد, يتم استخدام أدوات الاحتكاك المنخفضة للبلاستيك اللينة مثل PTFE لمنع الانصهار.
- عملية الآلات: يستخدم جهاز CNC رمز G لتوجيه أدوات القطع. يزيل مادة البوليمر الزائدة في تمريرات دقيقة - تخفيضات خشنة لأول مرة لتشكيل الجزء, ثم الانتهاء من التخفيضات للدقة والنعومة.
- تبريد & إدارة الرقائق: منذ ذوبان البوليمرات في درجات حرارة أقل من المعادن, الهواء المضغوط (ليس سائل سائل) يستخدم للحفاظ على الأداة والمواد باردة. هذا يهب أيضًا رقائق البلاستيك لتجنب الانسداد.
- فحص الجودة: تمت إزالة الجزء النهائي, ويتم قياس الأبعاد الحرجة (باستخدام الفرجار أو آلة قياس الإحداثيات) لضمان تلبية التحمل.
المزايا الرئيسية لآلات البوليمر CNC
تبرز تصنيع البوليمر CNC من طرق تصنيع البلاستيك الأخرى (مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد أو صب الحقن) لعدة أسباب. هذه المزايا تجعلها مثالية للمشاريع التي تتطلب دقة, قوة, أو أحجام جزء كبير:
1. قوة ميكانيكية متفوقة
منذ قطع تصنيع البوليمر من كتل البوليمر الصلبة, لا يضعف الهيكل الجزيئي للمادة. على عكس الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد (التي لها خطوط طبقة ضعيفة), أجزاء البوليمر المصنوعة من CNC المتناحية- في جميع الاتجاهات. هذا أمر بالغ الأهمية لأجزاء الحمل مثل الأقواس أو التروس.
مثال: كانت شركة روبوتات بحاجة إلى أقواس ذراع متينة لروبوت صناعي. 3د أقواس ABS المطبوعة بعد 100 دورات الاستخدام, لكن أقواس القيمة المطلقة التي تعاني من CNC 500+ دورات - 5x أطول - أكثر من بنيتها الصلبة.
2. دقة أبعاد ضيقة
يحقق تصنيع البوليمر CNC التحمل ضيق مثل ± 0.025 مم- أفضل من معظم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذا يجعلها مثالية للأجزاء التي تحتاج إلى أن تتناسب معا بدقة, مثل مكونات الأجهزة الطبية أو علب الالكترونيات.
نقطة البيانات: وجدت دراسة تقارن أساليب تصنيع البوليمر أن الأجزاء التي تعاني من CNC كانت 90% أخطاء أبعاد أقل من الأجزاء المطبوعة FDM ثلاثية الأبعاد لميزات معقدة مثل الثقوب والكلاب.
3. قدرات حجم البناء الكبيرة
3D طباعة محدودة بحجم غرفة البناء (الأعلى 600 مم x 900 مم x 900 مم ل FDM). في المقابل, يمكن لآلات البوليمر CNC التعامل مع أجزاء أكبر بكثير - يمكن لآلات شبكة الشركاء معالجة قطع العمل حتى 1625.6 مم x 812 مم x 965.2 مم. هذا مغير للألعاب للأجزاء البلاستيكية الكبيرة مثل عبوات الماكينة أو مكونات الأثاث.
دراسة حالة: مطلوب مصمم أثاث 10 قمم طاولة الأكريليك الكبيرة (1200 مم x 800 مم). 3كانت طباعة D تتطلب تقسيم قمم إلى قطع أصغر وتلصقها (المخاطرة نقاط الضعف). تم إنشاء Machining CNC بوليمر كل أعلى كقطعة واحدة - السريع, قوي, وسلس.
4. الانتهاء من السطح الأملس
تحتوي الأجزاء الآلية للهيئة CNC البوليمر على خشونة سطح طبيعية 3.2 ميكرون- لا توجد خطوط طبقة مثل الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد. مع تصنيع جيد, يمكن تقليل هذا إلى 0.4 ميكرون - سمية كافية لأجزاء مستحضرات التجميل مثل أغلفة الإلكترونيات الاستهلاكية.
مقارنة: عادةً ما يكون للأجزاء المطبوعة FDM ثلاثية الأبعاد خشونة السطح تتراوح بين 12.5-25 ميكرون-قسوة 8x من أجزاء البوليمر المعتادة CNC-تتطلب رملًا إضافيًا للتبدو قابلة.
أفضل البوليمرات لآلات CNC (مع حالات الاستخدام)
ليست جميع البوليمرات مناسبة بنفس القدر لآلات CNC. يعتمد الخيار الأفضل على غرض الجزء الخاص بك, بيئة, واحتياجات الأداء. فيما يلي أكثر البوليمرات شيوعًا المستخدمة في تصنيع CNC بوليمر, جنبا إلى جنب مع سماتهم وتطبيقاتها:
| نوع البوليمر | السمات الرئيسية | أفضل حالات الاستخدام | التكلفة لكل كجم (دولار أمريكي) |
| القيمة المطلقة | مقاومة عالية التأثير, سهل الجهاز, الاستقرار الأبعاد الجيدة | النماذج الأولية, العلب الإلكترونيات, الأجزاء الداخلية للسيارات | \(2- )4 |
| الأكريليك (PMMA) | شفاف, مقاوم للخدش, جامد | الحالات عرض, العدسات, لافتات | \(3- )5 |
| أسيتال (ديلرين/بوم) | احتكاك منخفض, مقاومة عالية التآكل, مقاوم للمواد الكيميائية | التروس, المحامل, الصمامات, الأدوات الطبية | \(5- )8 |
| نايلون (polycaprolactam) | قوي, مرن, مقاوم للحرارة (ما يصل إلى 120 درجة مئوية) | الأجزاء الميكانيكية, السحابات, السلع الاستهلاكية | \(4- )7 |
| نظرة خاطفة | مقاومة حرارة عالية عالية (ما يصل إلى 250 درجة مئوية), متوافق حيويا | مكونات الفضاء, يزرع طبية, أجزاء درجة الحرارة العالية | \(80- )100 |
| PTFE (تفلون) | غير عصا, مقاوم للمواد الكيميائية, احتكاك منخفض | الأختام, حشيات, معدات المختبر | \(20- )30 |
| الكمبيوتر الشخصي (البولي) | مقاوم التأثير, شفاف, قوي | نظارات السلامة, النوافذ المضادة للرصاص, حاويات الإلكترونيات | \(4- )6 |
| uhmw أو | ارتفاع مقاومة التآكل, احتكاك منخفض, متينة | أحزمة النقل, ارتداء شرائط, الأجزاء البحرية | \(8- )12 |
مثال: اختارت الشركة المصنعة للأجهزة الطبية الأسيتال للملقط الجراحي لأنها مقاومة للمواد الكيميائية (يقف إلى التعقيم) والثانية المنخفضة (سهل الاستخدام للجراحين). استوفى ملقط CNC المعايير الصارمة التوافق الحيوي واستمر 500+ دورات التعقيم.
البوليمر CNC Machining vs. 3د الطباعة: التي تختار?
يمكن للعديد من المشاريع استخدام إما Machine CNC البوليمر أو الطباعة ثلاثية الأبعاد - لكن الخيار الصحيح يعتمد على حجم الجزء الخاص بك, كمية, تعقيد, والميزانية. يقارن الجدول أدناه العمليتين عبر العوامل الحرجة:
| عامل | البوليمر CNC الآلات | 3د الطباعة (FDM/SLS/MJF) |
| حجم البناء | حتى 1625.6 مم x 812 مم x 965.2 مم | الأعلى 600 مم x 900 مم x 900 مم (FDM) |
| القوة الميكانيكية | عالي (المتناحية, بنية صلبة) | واسطة (متباين الخواص, خطوط الطبقة) |
| تسامح | ± 0.025 مم (ضيق) | ± 0.1 مم (مرفق; MJF/SLS أفضل من FDM) |
| الانتهاء من السطح | 3.2-0.4 ميكرون (سلس) | 12.5-25 ميكرون (FDM); 6.3-12.5 ميكرون (MJF/SLS) |
| كمية التكلفة فعالية التكلفة | الأفضل ل 10+ أجزاء (انخفاض تكلفة كل جزء) | الأفضل لأجزاء من 1 إلى 10 أجزاء (لا توجد رسوم الإعداد) |
| تعقيد | جيد للتصميمات البسيطة المعتدل (تكافح مع الشبكات) | الأفضل للتصميمات المعقدة (الشبكات, التصميمات الداخلية المجوفة) |
| مهلة (10 أجزاء) | 3-5 أيام | 1-3 أيام (FDM); 4-6 أيام (MJF/SLS) |
مثال قرار العالم الحقيقي: بدء تشغيل 50 النموذج الأولي إطارات الطائرات بدون طيار. نظروا كلا الخيارين:
- 3د الطباعة (FDM): \(18 لكل إطار, المجموع \)900, مهلة 2 أيام. لكن الإطارات كان لها خطوط طبقة ضعيفة وتحتاج إلى الصنفرة.
- البوليمر CNC الآلات: \(15 لكل إطار, المجموع \)750, مهلة 4 أيام. كانت الإطارات أقوى, أكثر سلاسة, ولا تتطلب أي ما بعد المعالجة.
اختارت بدء التشغيل تصنيع CNC - التوفير $150 والحصول على نماذج أكثر متانة التي تحاكي أجزاء الإنتاج بشكل أفضل.
ما بعد المعالجة للأجزاء الآلية للبوليمرات CNC
في حين أن الأجزاء المصنوعة من CNC بوليمر لها نهاية طبيعية ناعمة, ما بعد المعالجة يمكن أن تعزز مظهرهم, الوظيفة, أو المتانة. فيما يلي خيارات ما بعد المعالجة الأكثر شيوعًا:
1. الانتهاء من بيرليسنت
ماذا تفعل: يزيل الخيوط البلاستيكية فضفاضة (تسمى "burrs") غادر بعد الآلات, إنشاء سطح فائق النطاق.
الأفضل ل: الأجزاء التي يجب التعامل معها (على سبيل المثال, الأداة قبضة) أو أن نوبات ضيقة (على سبيل المثال, التروس).
يكلف: \(2- )5 لكل جزء.
مثال: تستخدم الشركة المصنعة للأدوات التشطيب على الأدوات الأسيتال التي تعاني من CNC-تهيج الأدوات الحادة التي يمكن أن تهيج المستخدمين.
2. صباغة
ماذا تفعل: يغير لون الجزء باستخدام الأصباغ القائمة على المذيبات. معظم البوليمرات (مثل القيمة المطلقة, نايلون) خذ صبغة جيدا, لكن الخيارات تختلف حسب المواد.
الأفضل ل: أجزاء مستحضرات التجميل (على سبيل المثال, أغلفة الإلكترونيات الاستهلاكية) أو الأجزاء التي تحتاج إلى ترميز الألوان (على سبيل المثال, الأدوات الطبية).
يكلف: \(3- )8 لكل جزء (يعتمد على تعقيد اللون).
ملحوظة: البوليمرات الشفافة (مثل الأكريليك) يمكن صبغها لإنشاء أجزاء ملونة - شعبية لحالات العرض أو العدسات.
3. lacquering
ماذا تفعل: يطبق طبقة طلاء لامعة أو غير لامعة تعمل على تحسين الجمال وتضيف مقاومة التآكل.
الأفضل ل: الأجزاء المعرضة للخدوش (على سبيل المثال, حالات الهاتف) أو عناصر في الهواء الطلق (على سبيل المثال, أجزاء أداة الحديقة).
يكلف: \(5- )10 لكل جزء.
مثال: علامات كمبيوتر من العلامة التجارية للمستهلكين تتخلى عن الحالات التي يسيطر عليها الكمبيوتر الشخصي على CNC-تضغط على طلاء مقاوم للخدش يجعل الحالات تدوم 2x أطول.
4. الترابط (لأجزاء كبيرة)
ماذا تفعل: ينضم إلى أجزاء بوليمر متعددة من CNC باستخدام المواد اللاصقة أو اللحام بالموجات فوق الصوتية. يستخدم عندما يكون جزء كبير جدًا بالنسبة لكتلة بوليمر واحدة.
الأفضل ل: أجزاء كبيرة جدا (على سبيل المثال, حاويات الآلة, أثاث).
يكلف: \(10- )20 لكل سند (يعتمد على حجم الجزء).
نصيحة: استخدم المواد اللاصقة المتوافقة مع البوليمر (على سبيل المثال, cyanoacrylate لـ ABS) لضمان روابط قوية.
منظور تقنية Yigu على تصنيع CNC البوليمر
في Yigu Technology, نحن متخصصون في تصنيع CNC بوليمر للمشاريع التي تتطلب دقة وقوة. نحن نساعد العملاء على اختيار البوليمر المناسب - سواء كان ذلك من النماذج الأولية, أسيتال للتروس, أو نظرة خاطفة على أجزاء درجات الحرارة العالية-وتحسين التصميمات لتجنب المشكلات الشائعة (مثل الجدران الرقيقة التي تشوه أثناء الآلات). تتعامل أجهزةنا مع أجزاء كبيرة حتى 1625.6 مم x 812 مم x 965.2 مم, ونحن نقدم معالجة ما بعد المعالجة مثل التشطيب والصباغة لتلبية احتياجات مستحضرات التجميل. للعملاء الذين يختارون بين CNC والطباعة ثلاثية الأبعاد, نحن نقدم التحليلات جنبًا. لا يتعلق بآلات البوليمر CNC فقط عن صنع الأجزاء; يتعلق الأمر بتقديم الموثوقة, حلول طويلة الأمد.
الأسئلة الشائعة حول تصنيع CNC بوليمر
1. يمكن للبوليمر CNC مقبض تعامل مع المواد البلاستيكية المرنة مثل TPU?
نعم - ولكن البوليمرات المرنة تحتاج إلى معالجة خاصة. نستخدم سرعات القطع البطيئة والحادة, أدوات الضغط المنخفض لتجنب تمديد أو تشوه TPU. لكن, لأجزاء مرنة للغاية (على سبيل المثال, امتصاص الصدمات), 3قد تكون الطباعة D أكثر فعالية من حيث التكلفة للدفعات الصغيرة.
2. كم تكلفة تصنيع CNC البوليمر مقارنة بالطباعة ثلاثية الأبعاد?
ل 1-10 أجزاء, 3D الطباعة أرخص (على سبيل المثال, \(18 لكل جزء ABS مقابل. \)25 لل CNC). ل 10+ أجزاء, تصبح CNC أكثر فعالية من حيث التكلفة: \(15 لكل جزء من القيمة المطلقة 50 الوحدات (مقابل. \)18 للطباعة ثلاثية الأبعاد)-توفير $150 المجموع. تنتشر تكاليف الإعداد لل CNC على المزيد من الأجزاء, خفض الأسعار لكل وحدة.
3. ما هو الحد الأقصى للتسامح الذي يمكنني الحصول عليه مع تصنيع البوليمر CNC?
تستخدم معظم المشاريع ± 0.025 مم التسامح, وهو أمر قياسي لآلات البوليمر CNC. لقطع الغيار فائقة (على سبيل المثال, يزرع طبية), يمكننا تحقيق ± 0.01 مم مع أدوات متخصصة وممرات تصنيع دقيقة. هذا أكثر إحكاما من التسامح 3D للطباعة ± 0.1 مم.