باستخدام الحاسب الآلي الآلات البلاستيكية هي عملية تصنيع عالية الدقة تُستخدم لإنتاج أجزاء معقدة من مواد بوليمرية متنوعة. ستجد هذه الطريقة ضرورية عندما تحتاج إلى دقة عالية في القياسات وخصائص ميكانيكية لا يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد توفيرها.
تُسدّ عمليات تشكيل البلاستيك الفجوة بين مرحلة النماذج الأولية والإنتاج الضخم. فهي تُمكّنك من إنتاج قطع بلاستيكية مصنعة بواسطة آلات CNC بدقة عالية دون تكاليف الأدوات الباهظة لتقنية قولبة الحقن. تُعدّ عمليات التشغيل الآلي خيارًا مفيدًا للهندسة التكرارية.
يستكشف هذا الدليل المواد والعمليات والرؤى الهندسية اللازمة لإتقان تشغيل البلاستيك باستخدام آلات CNC للتطبيقات الاحترافية.
اقرأ أيضا: خدمات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بكميات صغيرة | دليل الإنتاج بكميات صغيرة
فهم البلاستيك القابل للتشكيل باستخدام الحاسوب
يجب أن تدرك أن أنواع البلاستيك لا تتصرف جميعها بنفس الطريقة عند استخدام أداة القطع. على عكس المعادن، اللدائن الهندسية يتفاعل بشدة مع الحرارة والإجهاد الداخلي.
ما الذي يجعل البلاستيك مناسبًا للتصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)؟
في عمليات تشكيل البلاستيك باستخدام آلات CNC، يُعدّ البلاستيك مناسبًا إذا كان قادرًا على تحمّل القوة الميكانيكية للشفرة الدوّارة دون أن ينصهر أو يتكسّر. يُفضّل استخدام مواد تُنتج رقائق نظيفة بدلًا من رقائق طويلة ومتشابكة. غالبًا ما تُقدّم البوليمرات عالية الأداء أفضل النتائج لأنها تحافظ على شكلها حتى مع احتكاك الأداة.
خصائص المواد المهمة لنجاح عمليات التشغيل الآلي
في مجال تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب (CNC)، تحتاج إلى تقييم البيانات الفنية الخاصة بـ مواد بلاستيكية لضمان قدرتها على تحمل الأحمال الميكانيكية لـ عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.
خصائص الميكانيكية
يجب عليك تحليل معامل الانحناء وقوة الشد. البلاستيك ذو المعامل العالي مثل PEEK أو جي 10 جاروليت تقاوم المواد ذات معامل المرونة المنخفض الانحناء أثناء القطع. من ناحية أخرى، فإنها تنحرف بعيدًا عن الأداة، مما يؤدي إلى أجزاء أصغر من الحجم المطلوب.
الاستقرار الأبعاد
هذا مقياس مفيد يجب معرفته لأنه يجمع بين معامل التمدد الحراري ومعدل امتصاص الرطوبة. تصنيع النايلون باستخدام الحاسب الآلي يُعدّ ذلك صعباً لأنّ النايلون 6/6 يتمدد بنسبة تصل إلى 8% في الرطوبة العالية. لذا، عليك اختيار بولي كربونات CNC أو ديلرين إذا كان يجب أن يحافظ الجزء الخاص بك على حجمه في حدود ±0.02 مم في بيئات متغيرة.
صلابة الشاطئ
ينبغي عموماً تجنب المواد البلاستيكية ذات الصلابة الأقل من صلابة الشاطئ D 50 في عمليات الطحن الدقيقة، تتميز البوليمرات اللينة بمرونة عالية، مما يعني أنها تنضغط تحت أداة القطع بدلاً من أن تنكسر. وهذا يُسبب نتوءات كبيرة وتشطيبات سطحية رديئة. اللدائن الهندسية تقع عادةً بين مستوى شور دي 70 ومستوى شور دي 90.
الخصائص الحرارية
نظراً لانخفاض الموصلية الحرارية ودرجة انصهار البلاستيك، تبقى الحرارة محصورة عند سطح التلامس مع الأداة. لذا، يجب مراقبة درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg). إذا تجاوزت درجة الحرارة الموضعية درجة حرارة التحول الزجاجي، يصبح البلاستيك مطاطياً، مما يؤدي إلى التكتل، حيث يلتصق البلاستيك بالأخاديد ويتسبب في كسر الأداة.
أنواع البلاستيك المستخدمة في تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب
في السابق، كانت الخيارات محدودة، أما الآن فلديك خيارات عديدة. تُعدّ المواد البلاستيكية الصلبة (شور D 50+) الخيار الأمثل لتحقيق دقة عالية. أما المواد البلاستيكية المرنة (شور A 70+) فهي ممكنة، ولكن تثبيتها صعب. اللدائن الهندسية توفر مواد مثل PEEK قوة فائقة، بينما تعتبر المواد البلاستيكية الشائعة مثل PVC أفضل للهياكل منخفضة التكلفة.
متى تختار التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) للأجزاء البلاستيكية
غالباً ما تواجه خياراً بين التصنيع الآلي، والقولبة، والطباعة. تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي يسد فجوة محددة في دورة الإنتاج.
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي مقابل القولبة بالحقن
عند تقييم عملية تشكيل البلاستيك باستخدام الحاسوب (CNC) مقابل عملية قولبة الحقن، فإن أول عامل يجب مقارنته هو حجم الإنتاج. تتطلب عملية القولبة قالبًا معدنيًا قد يكلف آلاف الدولارات. خدمات تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي تُعدّ هذه الطريقة أرخص بكثير للكميات التي تقل عن 500 وحدة. علاوة على ذلك، يُمكن الحصول على جدران أكثر سمكًا باستخدام التشغيل الآلي مقارنةً بالقولبة، حيث تُسبب الأجزاء السميكة علامات انكماش.
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي مقابل الطباعة ثلاثية الأبعاد
على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد سريعة، قطع بلاستيكية مخصصة تتميز الأجزاء المصنعة باستخدام تقنية CNC بقوة أكبر بكثير. فالأجزاء المطبوعة تتكون من طبقات قابلة للانفصال. أما الأجزاء المصنعة آليًا، فتُنحت من كتلة صلبة متجانسة الخواص، مما يجعلها أكثر متانة. أقوى أنواع البلاستيك أجزاء للاستخدام الهيكلي.
المواد البلاستيكية الشائعة القابلة للتشكيل باستخدام الحاسوب
استخدم أفضل طريقة للقيام بذلك يتمثل الهدف في مطابقة المادة مع بيئة الجزء.
ABS التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
في مجال تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب (CNC)، التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ABS يحظى هذا النوع من المواد بشعبية واسعة نظرًا لرخص ثمنه وسهولة قصه. كما يتميز بمقاومته الجيدة للصدمات، ويمكن لصقه أو طلاؤه بسهولة. غالبًا ما يُستخدم ABS في صناعة أغلفة الأجهزة الإلكترونية وأجزاء لوحة القيادة.
نايلون التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
تصنيع النايلون باستخدام الحاسب الآلي يُعد حلاً مفيداً للأجزاء المتحركة. تصنيع النايلون يتميز النايلون بمقاومة ممتازة للتآكل ومتانة عالية، مما يجعله خيارًا شائعًا في تصنيع البلاستيك باستخدام آلات CNC للمكونات المتحركة. يجب الانتباه إلى أن النايلون يمتص الرطوبة، مما قد يؤثر على حجمه بمرور الوقت. كما تتوفر أنواع معززة بالألياف الزجاجية إذا كنت بحاجة إلى صلابة أعلى.
تصنيع الأكريليك باستخدام الحاسب الآلي
تصنيع الأكريليك باستخدام الحاسب الآلي يُعدّ هذا الخيار الأمثل للشفافية، فهو يتمتع بوضوح بصري أفضل من الزجاج، كما أنه أخف وزنًا بكثير. بعد عملية التصنيع، يُمكن استخدام التلميع بالبخار لإعادة القطعة إلى حالتها الشفافة تمامًا.
ديلرين / بوم
تصنيع الآلات ديلرين يُعدّ هذا المنتج مفضلاً لدى المهندسين، فهو يتميز بانخفاض الاحتكاك ودقة الأبعاد العالية، كما أنه لا يمتص الرطوبة، لذا ستبقى القطع التي تصنعها اليوم بنفس الحجم الشهر المقبل.
التصنيع باستخدام الحاسب الآلي من البولي كربونات
بولي كربونات CNC يكاد يكون غير قابل للكسر. إنه شفاف كالأكريليك ولكنه أكثر صلابة بكثير. يُفضل استخدامه في الدروع الواقية، والشاشات المقاومة للظروف القاسية، والحواجز الصناعية.
نظرة خاطفة
مادة PEEK هي بلاستيك عالي الأداء يتحمل درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية القاسية. وكثيراً ما تُستخدم لاستبدال الأجزاء المعدنية في صناعة الطيران والفضاء والزرعات الطبية.
تصنيع الآلات باستخدام الحاسب الآلي PEI
التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) لـ PEI يُوفر هذا المنتج قطعًا ذات مقاومة حرارية فائقة، إذ يحافظ على قوته في درجات حرارة تذوب فيها أنواع البلاستيك الأخرى. وهو مادة مفيدة للأدوات الطبية التي يجب تعقيمها بالبخار.
تشكيل التفلون
تشكيل التفلون يُعدّ التعامل مع هذه المادة صعباً لأنها شديدة الانزلاق. وهي مشهورة بمقاومتها الكيميائية، وغالباً ما تُستخدم في صناعة موانع التسرب والحشيات في أنظمة السوائل.
تتطلب بعض المشاريع مواد عالية الأداء ودقة متناهية. لذلك، فاست بريسي تقدم خدمات متخصصة في تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب (CNC). وهي تدعم كل شيء بدءًا من النماذج الأولية وحتى الإنتاج بكميات صغيرة.
عمليات تشكيل البلاستيك باستخدام الحاسوب
في مجال تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب، تتطلب أشكال الأجزاء المختلفة إعدادات ميكانيكية مختلفة لضمان الاستقرار والدقة.
الطحن باستخدام الحاسوب (CNC) للبلاستيك
هذه هي الطريقة الأساسية ل قطع بلاستيكية مخصصةيتحرك المغزل في 3 أو 4 أو 5 محاور بينما يتم تثبيت قطعة العمل في ملزمة أو طاولة شفط. وهو مثالي للأجزاء المسطحة ذات التجاويف والثقوب والشقوق.
اقرأ أيضا: 5 محور التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
الخراطة والتشكيل باستخدام الحاسوب (CNC)
للأسطوانة قطع بلاستيكية مصنعة بواسطة آلات CNCتُعدّ المخرطة الخيار الأمثل والأكثر كفاءة. فبفضل دوران القطعة، يُمكن تحقيق دقة عالية في التمركز للبطانات والأعمدة. يُنصح باستخدام رؤوس قطع متخصصة ذات رؤوس ماسية أو كربيد مصقول لمنع البلاستيك من الانزلاق فوق أداة القطع.
التصنيع باستخدام الحاسوب السويسري للبلاستيك
ستحتاج إلى هذه التقنية للأجزاء الصغيرة جدًا ذات النسبة العالية بين الطول والعرض. يقوم رأس متحرك بتمرير البلاستيك عبر جلبة توجيه. ولأن القطع يتم على بُعد ملليمترات من الدعامة، فإن ذلك يمنع المادة من التذبذب أو الاهتزاز. تُعد هذه التقنية مفيدة لدبابيس الأجهزة الطبية وأغلفة الموصلات الكهربائية.
تطبيقات الأجزاء البلاستيكية المُشكَّلة باستخدام الحاسب الآلي
قطع بلاستيكية مخصصة تؤدي أدوارًا مهمة في الصناعات التي يكون فيها المعدن ثقيلًا جدًا أو موصلًا للكهرباء.
الأجهزة الطبية والرعاية الصحية
سوف تجد التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) لـ PEI تُستخدم في صناعة مقابض جراحية آمنة للاستخدام في أجهزة التعقيم بالبخار. نظرة خاطفة يُستخدم هذا النوع من المواد في صناعة أقفاص العمود الفقري وزراعات التجارب السريرية نظرًا لتشابه معامل مرونته مع عظام الإنسان. وتوفر هذه المواد توافقًا حيويًا ومقاومة كيميائية عالية للمواد الكيميائية المستخدمة في التنظيف.
الفضاء والسيارات
انت تفضل أجزاء ألياف الكربون المخصصة و تصنيع النايلون باستخدام الحاسب الآلي لتقليل الوزن. تساعد مشعبات السحب خفيفة الوزن والعوازل الكهربائية وموصلات نظام الوقود على تلبية معايير الانبعاثات الصارمة.
الإلكترونيات وشاشات العرض الرقمية
تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي تُنتج هذه التقنية أجزاءً ذات قوة عزل كهربائي عالية. ويمكن بعد ذلك استخدام مواد مثل FR-4 أو PTFE لإنشاء عوازل عالية التردد وأغلفة لوحات الدوائر المطبوعة التي تحمي من التداخل.
إرشادات تصميم تشغيل البلاستيك باستخدام الحاسوب
للبدء، يجب عليك تعديل نماذج التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) الخاصة بك لتناسب السلوك الفريد للبوليمرات.
سمك الجدار
يجب الحفاظ على سماكة جدار لا تقل عن 1.5 مم. إذا كانت الجدران أرق من ذلك، فإن ضغط أداة القطع سيؤدي إلى انثناء المادة، مما ينتج عنه علامات اهتزاز وأخطاء في الأبعاد.
نصف القطر والشرائح الداخلية
يُنصح عمومًا بتجنب الزوايا الداخلية الحادة بزاوية 90 درجة. استخدم نصف قطر أكبر قليلًا من نصف قطر قاطع التفريز. يسمح هذا للأداة بالحفاظ على معدل تغذية ثابت ويقلل من تركيز الإجهاد الذي يتسبب في تشقق البلاستيك.
التسامح
يسعى الجميع لتجنب التفاوتات المفرطة. يصعب على الآلات تحقيق دقة عالية في القياسات، إذ يتمدد البلاستيك أو ينكمش تبعًا لدرجة حرارة الغرفة. يُعدّ التفاوت ±0.05 مم معيارًا مفيدًا يُستخدم في العديد من أنواع البلاستيك الهندسي.
التقنيات وأفضل الممارسات
يمكنك تجربة تقنيات مختلفة لتحقيق التوازن بين سرعة الأداة وإخراج الرقائق لمنع الانصهار.
التحكم في توليد الحرارة
أول خطوة هي استخدام معدلات تغذية عالية مع سرعات دوران معتدلة للمغزل. هذا يزيد من كمية الرايش المتولد، مما يعني أن كل رايش ينقل حرارة أكبر بعيدًا عن القطعة. أما إذا استخدمت سرعة دوران عالية مع معدل تغذية منخفض، فستقوم الأداة ببساطة باحتكاك البلاستيك مما يؤدي إلى انصهاره.
اختيار الأدوات
يُستخدم عادةً تصميم القص. توفر قواطع الطحن ذات الشفرة الواحدة أو الشفرتين أكبر مساحة لإزالة الرايش، مما يمنع انسداد الأداة. لذا، يُنصح بتجنب استخدام قواطع الطحن ذات الأربع شفرات المستخدمة في الفولاذ.
العاملين
الخطوة التالية هي تثبيت المادة دون إحكام ربطها بشدة. فالضغط الزائد من الملزمة سيؤدي إلى تشوه البلاستيك. وعند تحرير الملزمة، ستعود القطعة إلى شكلها المشوه. استخدام طاولة شفط أو فكوك ناعمة يُعدّ وسيلة فعّالة لتجنب ذلك.
خيارات ما بعد المعالجة والتشطيب
بعد عملية التصنيع باستخدام الحاسب الآلييمكنك تطبيق معالجات ثانوية لتحسين سطح الجزء.
تلميع البخار
يستخدم هذا مذيبًا مثل Weld-On 4 في الحالة الغازية. ويُحدث تفاعلًا كيميائيًا على سطح تصنيع الأكريليك باستخدام الحاسب الآلي or بولي كربونات CNC أجزاء، مما يجعلها شفافة بصريًا.
التفجير بالخرز
يزيل هذا الأسلوب آثار أدوات القطع ويخلق سطحًا متجانسًا غير لامع. وهو أفضل طريقة لتطبيق هذه التقنية على الأجزاء التي تتطلب مظهرًا احترافيًا غير عاكس.
الصلب
هذه عملية لتخفيف التوتر. يتم تسخين الأجزاء إلى درجة حرارة محددة أقل من درجة انصهارها ثم تبريدها ببطء. هذه خطوة مفيدة لـ ماشينيnنايلون جي or بالقطع delrin لمنع الجزء من التشوّه بعد أسابيع من الانتهاء منه.
التحديات في تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب
يجب أن تكون على دراية بالقوى الداخلية التي يمكن أن تدمر قطعة دقيقة.
الإجهاد الداخلي والتشوه
تحتوي العديد من أنواع البلاستيك على إجهادات متأصلة ناتجة عن عملية البثق. عند إزالة المادة من أحد الجانبين، تصبح هذه الإجهادات غير متوازنة، مما يؤدي إلى انحناء القطعة. ولإصلاح ذلك، يجب قلب القطعة بشكل متكرر وإزالة كميات متساوية من المادة من كلا الجانبين.
امتصاص الرطوبة
تصنيع النايلون باستخدام الحاسب الآلي يتطلب الأمر بيئة مضبوطة. إذا قمت بتصنيع قطعة جافة ثم وضعتها في مستودع رطب، فسوف يزداد حجمها. يجب مراعاة هذا التمدد في حدود التفاوتات التصميمية.
تآكل الأدوات وتراكم المواد اللاصقة
أجزاء ألياف الكربون المخصصة والبلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية شديد الكشط، مما يؤدي إلى تآكل أدوات الكربيد بسرعة. لذا، ستحتاج إلى استخدام طلاءات الكربون الشبيه بالماس لإطالة عمر الأداة والحفاظ على حدتها.
ملخص
تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي يوفر الدقة والقوة المادية اللازمة للهندسة الحديثة. من خلال الفهم مواد بلاستيكية ومن خلال إدارة التمدد الحراري، يمكنك إنشاء أداء عالٍ. قطع بلاستيكية مخصصةينبغي عليك إعطاء الأولوية لإرشادات التصميم للتصنيع (DFM) والأدوات الصحيحة لضمان... قطع بلاستيكية مصنعة بواسطة آلات CNC تُلبي جميع المتطلبات الفنية. بالنسبة للمهندسين الذين يسعون إلى دقة قابلة للتكرار، تظل عملية تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسوب (CNC) الطريقة الأكثر موثوقية لتصنيع البوليمرات بتقنية الطرح.
لتحقيق نتائج متسقة في التطبيقات العملية، يُعدّ التعاون مع شريك ذي خبرة في مجال تصنيع آلات CNC أمرًا بالغ الأهمية. وتُعتبر شركة FastPreci شريكًا موثوقًا به. خدمات تصنيع البلاستيك باستخدام الحاسب الآلي مورد في الصين، يدعم كل شيء بدءًا من النماذج الأولية وحتى الإنتاج في مواد مثل النايلون والأكريليك وABS وPC وPEEK.
الأسئلة الشائعة
ما هو أقوى أنواع البلاستيك المستخدمة في عمليات التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)؟
يُعدّ البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) أقوى أنواع البلاستيك، خاصةً عند تدعيمه بألياف الكربون. فهو يتمتع بقوة شد تزيد عن 90 ميجا باسكال.
هل يمكنك الحصول على سطح أملس كالمرآة على البلاستيك المصنّع باستخدام آلة CNC؟
من خلال التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) للأكريليك والتلميع بالبخار أو الخراطة الماسية، يمكنك الحصول على سطح شفاف بصريًا يشبه المرآة.
لماذا يتغير شكل قطعة الديلرين الخاصة بي بعد عملية التصنيع؟
يعود هذا عادةً إلى تخفيف الإجهاد الداخلي. يُنصح باستخدام مادة ديلرين مُخففة الإجهاد، وإجراء عملية صقل أولية تليها فترة راحة لمدة 24 ساعة قبل عملية القطع النهائية.
هل تعمل تقنية التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) مع المواد البلاستيكية المرنة؟
من الممكن القيام بذلك، لكنه صعب. ستحتاج إلى تجميد المادة أو استخدام تجهيزات شفط متخصصة لمنع البلاستيك من التحرك أثناء القطع.
كيف تتم مقارنة قوة التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) بالطباعة ثلاثية الأبعاد؟
الأجزاء المصنعة آلياً متجانسة الخواص، أي أنها تتمتع بنفس القوة في جميع الاتجاهات. أما الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد فهي أضعف لأن الروابط بين الطبقات فيها أسهل في الكسر.
