Scegliere il miglior materiale per la lavorazione CNC
Se la vastissima scelta di materiali per la lavorazione CNC vi confonde, scoprite in questo blog come ridurne la quantità per stilare una lista più gestibile.
Selezionare il materiale giusto per la lavorazione CNC può fare la differenza se si vuole produrre un pezzo funzionale o un prototipo a un prezzo ragionevole.
Come elaborare una lista ristretta
Quando ci si trova di fronte a dozzine di schede tecniche diverse, una buona idea è dare priorità ai requisiti del proprio pezzo.
Partite dalle proprietà indispensabili per arrivare progressivamente agli aspetti che possono essere classificati come "desiderabili".
Questo vi consentirà di passare rapidamente al setaccio le schede tecniche e di ridurre le alternative a un numero gestibile.
Proprietà del materiale
Il primo passo consiste nel capire quali sono alcune delle proprietà più comuni dei materiali.
Resistenza. Ci sono diversi tipi di resistenze.
Una delle più comuni è la resistenza alla trazione. Il carico di rottura o UTS è il punto di rottura sotto tensione. L'UTS si misura in megapascal (simbolo MPa) o in newton per metro quadrato. Un materiale a bassa resistenza avrà un Mpa inferiore a 100, mentre un materiale ad alta resistenza presenterà un valore superiore a 400.
La resistenza agli urti o la robustezza potrebbe essere un altro fattore importante, perché potreste magari aver bisogno di un pezzo duro e resistente all'usura. Un altro aspetto importante potrebbe essere anche l'attrito, posto che ci sono materiali con un attrito elevato e altri con un attrito più basso e autolubrificanti.
Resistenza all'usura vs lavorabilità
Di primo acchito potreste pensare di aver bisogno di un materiale resistente all'usura e/o all'abrasione, tuttavia occorre considerare che un materiale resistente è più difficile da lavorare. Ci vorranno più tempo e più strumenti per produrre il pezzo di cui avete bisogno e questo significa che vi costerà di più. Quando sentirete parlare di lavorabilità, è questo che intendiamo.
Rapporto forza-peso
La resistenza è importante, ma la produzione moderna spesso richiede pezzi con un elevato rapporto forza-peso. Quindi, potrebbe essere necessario considerare anche la densità o il peso del materiale. In parole povere, si tratta del rapporto tra peso e volume, spesso misurato in chilogrammi per metro cubo.
Elasticità
È la capacità di un materiale di recuperare la sua forma normale dopo l'allungamento o la compressione. Nella descrizione di un materiale troverete termini comuni legati all'elasticità: una bassa elasticità è detta plastica, una media elasticità è detta malleabile o resiliente e un'alta elasticità è detta rigida o fragile.
Allungamento
L'allungamento si riferisce alla variazione della lunghezza di un pezzo rispetto alla sua dimensione originaria o alla sua estensibilità. Vedrete spesso una figura con l'indicazione dell'allungamento a rottura, ovvero la lunghezza rispetto a quella originaria quando il materiale si rompe.
Temperatura
La temperatura di funzionamento è la temperatura alla quale un dispositivo funziona. Nel caso delle materie plastiche si potrebbe ulteriormente differenziare la temperatura di servizio a breve termine, ovvero quello che sono in grado di sopportare per un breve periodo di tempo misurato in minuti o a volte ore, dalla temperatura di servizio a lungo termine.
Potrebbe anche essere necessario considerare la temperatura di fusione del materiale prescelto.
Conduttività termica
Si riferisce alla capacità di un materiale di condurre o trasferire il calore. Se per alcune applicazioni la conduttività termica è necessaria, per altre si potrebbe desiderare di prevenirla o isolarla.
Conduttività elettrica
È la capacità del materiale di condurre l'elettricità. I buoni conduttori contengono rame, mentre la maggior parte dei materiali plastici sono cattivi conduttori o eccellenti isolanti.
Alcuni dei materiali più popolari
Anche se potreste trovarvi di fronte a dozzine di diversi metalli e plastiche tra cui scegliere, scoprirete che alcuni tendono a essere più popolari di altri. Qui passiamo in rassegna alcune delle opzioni più comuni.
Titanio
Il titanio è il materiale d'elezione del settore aerospaziale: è forte, resistente e leggero. Il problema è che è molto difficile da lavorare e i pezzi prodotti avranno un costo molto maggiore rispetto a quelli in alluminio o acciaio inossidabile. Quindi, se non è indispensabile, scegliete un metallo meno costoso.
Alluminio
Le leghe di alluminio sono facili da lavorare, hanno un elevato rapporto forza-peso e sono resistenti alla corrosione (soprattutto se anodizzate). L'alluminio viene utilizzato spesso per fabbricare i componenti degli aerei, ma anche per applicazioni di ingegneria generale, parti di computer, pentole e tanto altro. Vale la pena di verificare le proprietà specifiche delle diverse leghe di questo metallo: la serie 6000 è il cavallo di battaglia, la 7000 è più robusta, mentre la 2000 è volutamente più morbida per aumentare la resistenza allo stress.
Acciaio inox
L'acciaio inossidabile si presenta con decine di gradi e classi diverse da considerare. In tutti i casi, è noto per la sua resistenza alla corrosione e per le eccellenti proprietà meccaniche.
Altri metalli
Altri metalli che vale la pena di considerare sono le leghe di acciaio dolce e al carbonio, il rame e l'ottone, tutti idonei alla lavorazione CNC, anche se alcuni sono più duri e quindi più costosi di altri.
Plastica ABS
La plastica ABS può essere sia modellata che lavorata a macchina e offre un'eccellente durezza e resistenza agli urti.
Acetal (o Delrin®)
È un tecnopolimero che presenta un'elevata resistenza meccanica, una buona stabilità dimensionale e un costo relativamente basso: una combinazione di requisiti che ne fa il materiale di uso più comune per applicazioni come ingranaggi e articoli sportivi.
Nylon
Il nylon è un altro materiale eccellente, che unisce resistenza e flessibilità. È usato per tutti i tipi di applicazioni ingegneristiche nell'industria automobilistica, nell'ingegneria pesante e in altri settori.
Polietere chetone (PEEK)
Questo materiale viene usato spesso per sostituire il metallo. È la plastica di riferimento per i componenti di fascia alta del settore aerospaziale, della Formula 1 e del settore medico. Presenta un'elevata resistenza all'abrasione e all'usura, un basso assorbimento dell'umidità e un ridotto coefficiente di attrito.
Policarbonato
È uno dei materiali più usati nella produzione moderna. Dotato di un'eccellente resistenza agli urti e alla temperatura, rappresenta un'ottima alternativa al vetro. Il policarbonato e l'acrilico sono naturalmente trasparenti, ma la lavorazione lascia una finitura opaca che può essere lucidata per ripristinare la trasparenza originaria.
Selezionare il materiale giusto
Chiaramente la selezione del materiale può essere complessa, ma facendo qualche ricerca potrete acquisire dimestichezza con un numero maggiore di materiali. Una volta che avrete elaborato la vostra lista, sarete in grado di risparmiare o di individuare la soluzione più idonea alle esigenze del vostro pezzo. Noi di Protolabs di ricerca ne abbiamo fatta tanta e abbiamo selezionato per voi oltre 30 materiali tra i più popolari.
Scegliere un materiale plastico o metallico per la lavorazione CNC può essere difficile. Tenete sempre a mente la funzionalità del pezzo e qualsiasi potenziale operazione secondaria.
Quando si carica un file CAD sul nostro sito web, il nostro strumento di quotazione calcola ciò che può essere lavorato all'interno delle nostre capacità e ciò che è a rischio. Le sue conclusioni sono chiaramente espresse nel preventivo, dandovi la possibilità di aggiustare il design del pezzo se lo desiderate e far girare di nuovo la ruota del preventivo. Se avete dei dubbi, comunque, contattate i nostri ingegneri all'indirizzo [email protected].