Wie man Materialien für Prototypen auswählt?
Wir leben in einer Kunststoffwelt. Wenn wir morgens aufwachen, tun wir als Erstes ein Stück Kunststoff in den Mund und putzen unsere Zähne damit. Dann nehmen wir Lebensmittel aus unseren Plastiktüten und kochen sie mit Kunststoff-Küchengeräten, wir nehmen einige Kunststoffsachen mit zur Arbeit und fahren in Autos, die aus 30%-Kunststoff bestehen. Ja, wir sind in einer Kunststoffwelt. Kunststoff ist billig, gut verarbeitet und langlebig. Ideal, um daraus Dinge herzustellen, ja? Nun, es gibt einige Nuancen.
Es gibt buchstäblich Tausende von Kunststoffarten für jeden Anlass. Aber wie wählt man das Material, das zu Ihrem Produkt passt? Sicher, Sie können viel Zeit damit verbringen, nach einer perfekten Übereinstimmung zu suchen, eine sehr komplexe Formel wählen, die ideal für Ihr Design ist. Aber davor sollten Sie einige gängige Kunststoffe in den Prototyping-Phasen in Betracht ziehen. Ich meine, sie zu finden wird einfacher sein und die Fertigungstechnologien sind für die am weitesten verbreiteten Materialien fortschrittlicher. Hier ist eine Liste beliebter Prototyping-Materialien, die es Ihnen ermöglicht, aus jedem Kunststoff-Prototyp-Hersteller zu wählen, den Sie wünschen, ohne weit weg und teuer suchen zu müssen.
Die Art der Materialien für Prototypen
PolyMethyl Methacrylat (PMMA)
Überblick. Vielleicht haben Sie noch nie von einem so kompliziert klingenden Polymernamen wie PMMA gehört, aber ich bin sicher, Sie haben von Acrylglas gehört. Es wird buchstäblich überall verwendet. Autoscheinwerfer, Fenster, Displays, Lampen.
Vorteile. PMMA ist transparent und bruchfest. Zumindest viel mehr als Glas. Diese Eigenschaften zusammen mit seiner Korrosionsbeständigkeit haben es ermöglicht, dass PMMA in unser Leben eingedrungen ist. Zusätzlich ist dieses Material sehr leicht zu verarbeiten. Es kann geschnitten, gegossen oder geformt werden. Es ist starr, dimensionsstabil und arbeitet bei Temperaturen bis zu 160 Grad Celsius.
Nachteile. Trotz seiner Robustheit im Vergleich zu Glas ist dieses Material immer noch spröder als andere Kunststoffe. Es ist auch anfällig für Wasser und einige Kohlenwasserstoffe (Alkyl-Elemente). Bei Kontakt mit Wasser quillt PMMA auf, und Kohlenwasserstoffe lösen es auf.
Verwendungen. PMMA wird häufig als Alternative zu Glas verwendet, wenn das Zerbrechen des letzteren sehr wahrscheinlich ist. Zum Beispiel bei Ampeln und Autolampen. Acrylglas wird auch oft für Experimente und Demonstrationen verwendet (zum Beispiel Aeronautik-Kanaltests). Ein weiterer Einsatzbereich ist in der Medizin. Viele medizinische Geräte bestehen aus PMMA, da sie transparent und langlebig sind. Sogar einige Linsen werden aus PMMA hergestellt. Wenn Sie nach etwas außergewöhnlich Transparentem suchen, das poliert werden kann, um genau wie Glas auszusehen, oder wenn Sie ein Objekt in eine transparente Hülle gießen möchten, sollten Sie wirklich in PMMA investieren.
Nylon
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Überblick. Während PMMA starr und spröde ist, ist Nylon flexibel und stark. Der wirklich interessante Teil an Nylon ist, dass seine außergewöhnlichen Eigenschaften es uns ermöglichen, daraus Fasern herzustellen. Ja, manchmal trägt man also auch Kunststoffkleidung.
Vorteile. Nylon ist sehr flexibel und gleichzeitig stark, mit außergewöhnlicher Verschleißfestigkeit. Es zerbricht nicht. Nylon ist sehr leicht und seine Temperaturbeständigkeit ist sogar höher als die von PMMA und erreicht bis zu 195 Grad Celsius.
Nachteile. Nylon ist gegenüber Chemikalien und Korrosion nicht so widerstandsfähig. Es kann mit einigen Säuren, Alkalien und anderen starken Flüssigkeiten gelöst werden. Es reagiert schlechter auf Sonnenlicht. UV-Licht lässt Moleküle bilden, die seine Mikrostruktur schwächen. Es quillt unter Wasser auf, ebenso wie PMMA. Es hat auch eine hohe Schrumpfungsrate, was beim Spritzgießen des Materials schlecht ist.
Verwendungen. Das am weitesten verbreitete Nylon ist Faser. Viele unserer Dinge bestehen aus Nylon oder enthalten zumindest einen Teil davon, wie Kleider, Rucksäcke, einige Servietten und vor allem Autoreifen. Aufgrund seiner großen Stärke und Verschleißfestigkeit wird es oft für Teile verwendet, die aneinander reiben. Wenn Sie Lager oder Zahnradmechanismen benötigen, ist Nylon eine gute Wahl.
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)
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Überblick. ABS ist in letzter Zeit mit dem Aufstieg der additiven Fertigung sehr beliebt geworden. Das liegt an seiner geringen Schrumpfung, den guten Formeigenschaften und der vergleichsweise niedrigen Kosten. Derzeit ist ABS der wichtigste Kunststoff für Rapid Prototyping.
Vorteile. Zunächst einmal ist ABS resistent gegen die meisten Stoffe, gegen die andere Kunststoffe schwach sind. Dazu gehören Säuren, Alkalien und andere. Es ist sehr glänzend, also sollten Sie es in Betracht ziehen, wenn Ihr Produkt glänzend sein soll. Es ist auch stoßfest.
Nachteile. Zunächst ist dieses Material im Vergleich zu anderen nicht sehr stark. Zweitens hat ABS eine wirklich niedrige Arbeitstemperatur von weniger als 90 Grad Celsius. Es ist leicht giftig, daher ist die Verwendung für Spielzeug oder Kinderartikel keine gute Idee. Es hat auch eine beträchtliche Schrumpfungsrate.
Verwendungen. Es ist billig und gut formbar, ideal für 3D-Druck, daher werden viele maßgeschneiderte oder selbstgedruckte Teile daraus hergestellt. Aufgrund seines Glanzes verwenden einige Geräte und Handys es, um Gehäuse zu erstellen. Wenn Sie kein großes Budget haben oder unsicher bezüglich des Designs sind, empfehle ich, Ihren Prototyp aus ABS zu 3D-drucken oder zu fräsen, damit Sie nicht viel bezahlen müssen.
Polyoxymethylen (POM)
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Übersicht. Dieser Kunststoff weist im Vergleich zu anderen Kunststoffen die nächstgelegene kristalline Mikrostruktur auf, wodurch er die Eigenschaften besitzt, die am besten Metallen entsprechen. Das macht ihn für eine Vielzahl von Teilen sehr geeignet, da er seine leichte Natur beibehält.
Vorteile. Hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit sind charakteristisch für POM. Er besitzt auch eine hervorragende Hochtemperaturstabilität (bis zu 166 Grad Celsius). Er ist sehr starr, korrosionsbeständig und hat gute Reibungseigenschaften. Zudem gehört er zu den wenigen Kunststoffen, die sehr widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit sind.
Nachteile. Einer der größten ist die ungleichmäßige Schrumpfung. Diese ist sehr schwer vorherzusagen und kann beim Gießen oder Formen des Kunststoffs problematisch sein. Außerdem ist dieser Kunststoff aufgrund der Verstärkungspartikel ziemlich hart, was die Schneidwerkzeuge stark abnutzt.
Verwendung. Dieser Kunststoff besitzt so hohe Zugfestigkeit, dass er häufig für technische Teile und Maschinen verwendet wird. Zum Beispiel Kunststoffpumpen, da er hervorragende Reibungseigenschaften aufweist. Einige Teile, die oft Feuchtigkeit aufnehmen, bestehen aus POM, damit sie nicht aufquellen.
Polycarbonat (PC)
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Übersicht. PC steht ständig im Wettbewerb mit Glas und PMMA. Wenn Sie etwas Transparentes herstellen, wählen Sie zwischen diesen Materialien. PC kann eingefärbt werden, um farbiges Glas zu erzeugen, und es gibt sogar einige opake Varianten.
Vorteile. PC hat eine deutlich höhere Stoßfestigkeit als PMMA oder Glas. Dieses Material ist hitzebeständig und arbeitet bei Temperaturen über 150 Grad Celsius.
Nachteile. PC ist unter UV-Licht etwas schlechter. Es verliert mit der Zeit seine Transparenz. Es wird auch leicht zerkratzt, daher sind klare Prototypen beispielsweise mit einer speziellen Folie bedeckt. Das Material sollte nicht mit Lebensmitteln oder organischen Stoffen verwendet werden, da es im Laufe der Zeit schädliche Dämpfe abgeben kann.
Verwendung. Alles, was transparent ist, kann aus PC oder PMMA hergestellt werden, zum Beispiel Automobilbeleuchtungen oder verstärktes Glas. Es ist ein Material, das im Rapid Prototyping weit verbreitet ist, viel mehr als PMMA, weshalb die Herstellung von PC-Prototypen etwas günstiger ist. Wenn Sie einen wirklich hochfesten, transparenten oder eingefärbten Prototyp benötigen, sollten Sie auf PC setzen.
Hier waren also die am häufigsten verwendeten Kunststoffe für Ihre Auswahl. Denken Sie daran, wählen Sie. Starr oder flexibel. Berücksichtigen Sie die Bedingungen, unter denen es arbeiten wird, und die Temperatur. Führen Sie eine Zugfestigkeitsanalyse durch. Und schließlich entscheiden Sie, ob es transparent sein soll oder nicht.
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