真实案例分析: CNC塑胶件和3D打印件的材料选择

milling machine parts-feature image

很多塑料手板是铣床零件,常见的塑料如ABS、PC、PMMA、POM和PEEK板材都可以用数控铣床或数控车床来加工。

如果你想制作一个手板,并且对材料有具体要求,例如透明的PC。那么加工工艺就仅限于数控加工(数控铣或车)。当然,注塑可能也能生产这个零件。然而,花费数千或数百万美元制作一个手板是不现实的。

本文将阐述在现实生活中,制造塑料手板材料的选择,灵感来自真实的项目。(为了保密,将姓名、公司和产品匿名。)

1.选择塑胶手板零件材料时, 需要注意不同材料的同种颜色是否一致

一个老客户来找我们,为一个新的手板进行询价。其中三个零件的材料要求是白色PA6(尼龙)。 其中两个部件需要粘在一起并这个两个零件需要打磨。

然而,正如一些人可能知道的那样,尼龙材料是 “自带润滑 “体质的,因此不能与其他部件粘接。而且尼龙材料不建议进行打磨,由于材料本身的特性,打磨后的尼龙零件表面会变得比机加表面更粗糙。

因此,客户将两个需要粘接的零件换成了可以打磨粘接的白色PC.

然而,由于这个客户非常在意这个手板的外观,如果所有的零件组装后需要展示给重要的客户,那么零件的颜色必须一致。问题是即使PC和尼龙材料都是白色,它们的白色也略有不同。下面的照片是我拍摄的,以向我们的客户展示其中的差别。

White ABS, white PC, white Nylon (PA6)

正如上面的照片所示,虽然它们都是白色的颜色,但在现实中却有一点不同。这只是一个小细节,但如果外观对一个手板真的很重要,例如,手板要呈现给重要的客户或在参展,那么就不能忽略这个小细节。

回到这个故事,在看到照片后,客户将所有零件换成了白色ABS。

白色PC,白色尼龙(PA66),白色尼龙(PA6)

2.有其他方法制造透明塑胶件吗

正如我在开始时所说,如果材料必须是PC,那么制作这件手板的唯一工艺就是CNC铣削。但是,如果我只需要手板是透明的,材料不做要求,如何以最低成本制作这个零件呢?

一个新客户给我们发来了几个设计文件,只说了一句话。”这需要是一个透明抛光的PC手板。有一个零件材料要求是透明的特氟隆”(出于保密的原因,部分真实信息被隐藏)。

因为信息相当简单,而且没有透明的特氟隆板材(只有用于注塑的特氟隆透明颗粒),所以我拨打了客户留下的手机号码。

经过沟通,我了解到,整个零件需要容纳约5加仑的水,手板的材料不一定是PC。所有的部件都可以是其他透明材料。客户希望花尽可能少的钱来制作手板,主要是测试整个零件的功能。 这个部件不一定要非常透明。只要看到零件的内部就可以。如果制作透明部件的成本太高,那么如果部件不透明也能接受。

Machined PC without any finish

在我得到这些信息后,我建议用3D打印技术来制作这个零件然后手工抛光。因为3D打印可以做出很多复杂的形状,与CNC铣削相比,通常成本通常要低很多。

Machined PC with only vapor-polish

有时,如果一个零件对数控铣床来说太复杂了,那么这个零件就必须分成几个部分,分别加工,最后再进行粘接。不管粘接地有多牢固,粘接后的零件都有可能无法容纳那么多的水。对于3D打印来说,缺点是打印出来的零件里面可能会有小的透明气泡,材料也相当有限,对于SLA来说,唯一的材料是光敏树脂,而对于SLS来说,完成的零件表面相当粗糙,SLS的零件既不能抛光也不能喷漆,外观比较差。

Machined PC with vapor-polish and manual polish

经过我和工程团队对设计的初步审查,我们为客户提供了五个加工方案。熏蒸CNC PC,不熏蒸CNC PC, 3D打印后抛光,3D打印后不抛光,以及3D打印只抛光一个零件。此外,还向客户发送了几张样品照片。

在这个特殊的案例中,如果材料必须是PC,由于设计的结构和CNC加工本身的限制,有些零件需要拆件和粘接。我们向客户提供了一个非常具体的拆件和粘接计划(考虑了该部件需要容纳大约5加仑的水的情况)。另外,CNC加工后的PC 表面是雾面的,非透明,因此为了使零件透明,我们必须至少熏蒸。如果对清晰度的要求很高,那么就必须对零件进行熏蒸后再手工抛光。在这种情况下,我们只建议用熏蒸来进行表面处理,以降低成本。

如果使用3D打印(SLA),那么我们不需要拆件粘接,所有零件可以整体加工然后组装。但刚打印出来的零件,即使是透明的材料,零件本身也是雾蒙蒙的,我们必须手工抛光,使其变得透明。

在这五个方案中,成本最高的是熏蒸CNC PC,而最低的是3D打印后不抛光。

在看到我们所有的建议后,客户决定采用3D打印并抛光一个零件的方案。该零件的设计已经通过验证,现在客户在着手准备该零件的正式生产:注塑。

总结

总之,虽然在上述项目中,选择合适的塑料材料是一些小细节,但我们始终耐心地致力于为客户提供最佳服务。