Пластика изготовление: 12 методов изготовления изделий из пластика и примеры их использования [Часть 1]

12 методов изготовления изделий из пластика и примеры их использования [Часть 1]

Производство пластмасс необходимо для большинства отраслей промышленности. От полистироловой упаковки для пищевых продуктов до промышленных компонентов, изготовленных из полиэфирэфиркетона инженерного класса, производство пластмасс вносит огромный вклад в жизнь, какой мы ее знаем. Без возможности изготовления пластмассовых изделий нам пришлось бы разрабатывать принципиально новые системы производства.

Однако производство пластмасс включает в себя множество различных методов. Литье под давлением, экструзия пластика и 3D-печать FDM — все это методы изготовления пластмасс, и кроме них существует множество других. Эти различные методы изготовления подходят для разных пластиковых деталей, и выбор между ними не всегда прост. Бюджет, дизайн детали и материал — вот лишь некоторые из факторов, которые влияют на выбор метода изготовления пластмасс.

В этой первой части данной статьи мы рассмотрим 6 различных методов изготовления пластмасс, раскроем их основные процессы и то, почему они эффективны. Для каждого метода изготовления пластмасс мы приведем несколько примеров того, как его можно использовать для изготовления деталей конечного применения.

1. Литье под давлением

Литье под давлением является наиболее распространенным процессом изготовления пластмасс. Данный метода подходит для обработки термопластичных и термореактивных полимеров.

Этот метод быстрого изготовления пластмасс заключается в нагревании пластиковых гранул до расплавления, затем расплавленный пластик заливается в металлическую форму с помощью возвратно-поступательного шнека. Расплавленный материал остывает, затвердевает и принимает форму полости формы. Затем твердая деталь извлекается из формы.

Литье под давлением подходит для огромного разнообразия материалов и деталей. Детали должны иметь тонкие и ровные стенки, но в остальном могут иметь различные формы и размеры.

Примеры литья под давлением: одноразовые подносы для еды, приборные панели автомобилей, детали LEGO.

2. Выдувное формование

Выдувное формование — это процесс литья пластмасс, который используется реже, чем литье под давлением. Он имеет три разновидности: экструзионно-выдувное формование, выдувное формование под давлением и выдувное формование с растяжением.

Этот процесс изготовления пластмасс работает с использованием пресс-формы и расплавленной термопластичной трубки, называемой заготовкой (вместо полностью расплавленных гранул). Сжатый воздух поступает в заготовку, заставляя пластик расширяться и соприкасаться с внутренними стенками формы, в конечном итоге принимая вид полости формы.

Выдувное формование подходит для полых пластиковых деталей, таких как пластиковые бутылки для воды, с наиболее распространенным материалом HDPE.

Примеры выдувных деталей: бутылки, бочки, топливные баки.

3. Ротационное формование (центробежное формование )

Ротационное формование — это еще один процесс литья пластмасс, в котором для формирования пластмассовых деталей используются высокие температуры и низкое давление. Он осуществляется путем вращения формы для перемещения пластикового материала внутри нее.

В процессе ротационного формования порошкообразный пластик помещается в форму, которая нагревается и вращается вокруг двух (или более) осей. Благодаря этому вращению расплавленный пластик покрывает всю внутреннюю поверхность формы и принимает форму полости.

Преимущества ротационного формования включают более простую оснастку, постоянную толщину стенок и прочные внешние углы. Однако процесс может быть медленным, поскольку перед извлечением детали вся форма должна остыть.

Примеры ротационного формования: контейнеры, емкости для хранения, игрушки.

4. Вакуумное литье

Вакуумное литье — это процесс изготовления пластмассы, обычно применяемый для изготовления небольших партий разноцветных прототипов. Для изготовления уретановых пластиковых деталей используются силиконовые формы.

Во время этого процесса оператор заливает уретановую смолу в силиконовую форму; затем с помощью вакуума удаляются воздушные карманы и пузырьки, в результате чего получается исключительно гладкая готовая деталь. Затем уретановые детали полимеризуются в печи.

Вакуумное литье — популярный процесс изготовления пластика для частично прозрачных деталей, таких как опытный экземпляр.

Примеры деталей: корпуса и крышки для электроники, различные прототипы и опытные образцы.

5. Обработка пластмасс

Обработка пластмасс — это очень популярный процесс изготовления изделий из пластика. Он включает в себя фрезерование с ЧПУ, токарную обработку с ЧПУ и другие смежные процессы.

Хотя разные станки работают по-разному, обработка пластмасс обычно подразумевает вырезание участков из пластмассовой заготовки с помощью ручных или управляемых компьютером режущих инструментов.

Обработка пластика также полезна для совмещения деталей, изготовленными с использованием других методов, таких как экструзия.

Примеры обработанных деталей: различные промышленные детали, оснастка и приспособления, автомобильное освещение.

6. Моделирование методом послойного наплавления

Моделирование методом послойного наплавления (FDM) — это наиболее распространенный процесс 3D-печати для изготовления изделий из пластика. Он работает с обычными термопластами, такими как ABS и PLA, а также с такими современными материалами, как PEEK.

FDM работает путем нагрева экструдированной термопластичной нити, а затем выкладывания ее в точные формы из движущегося сопла (прикрепленного к печатающей головке) в соответствии с компьютерными инструкциями. 2D-фрагменты детали печатаются слой за слоем, пока не будет создан полный 3D-объект.

В небольших количествах FDM является очень быстрым и экономически эффективным и может производить широкий спектр форм, включая формы со сложной внутренней геометрией. Однако он не дает особо прочных деталей.

Примеры деталей FDM: различные прототипы, запасные части, композитные промышленные детали.

ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТИКА | DOC

In ПЛАСТИК, ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТИКА

Технологии производства изделий из пластика

Существует множество методов производства изделий из пластмасс, но большинство из них включают в себя 3 основных принципа:

1.  Нагрев полимера до пластичного или жидкого состояния;

2. Придание полимеру необходимой формы

3. Охлаждение сформированного изделия

Прессование:

Прессование и по сей день остается одним из самых массовых и востребованных методов изготовления изделий из термореактивных или термопластичных полимеров. Под высоким давлением (до 200 МПа) пластик заполняет все полости пресс формы, таким образом превращаясь в изделие.

Прессованием можно добиться высокой точности изготовления изделий, однако есть и свои минусы, оборудование довольно громоздкое и дорогостоящее.

Компрессионное прессование применяется чаще всего для термореактивных пластмасс, однако оно применимо и к формованию термопластов с той лишь разницей, что для термопластов необходимо охлаждение пресс формы.

Следующим шагом в развитии данного метода является метод литьевого прессования с предварительным нагревом пластика, при котором полимер подается в расплавленном виде в форму, где подвергается прессованию и отвердевает.

Литье под давлением:

Развитием литьевого прессования считается метод литья под давлением. Эта технология отличается от предшествующей тем, что предварительно расплавленный пластик впрыскивается в охлажденную форму под давлением, что заметно ускоряет процесс производства пластиковых изделий.

Точность и высокая технологичность данного метода позволяет запускать серийное производство пластиковых корпусов, профилей, фурнитуры и прочих пластиковых изделий с высокой степенью качества и производительности. Сам процесс литья пластика под давлением производится на машинах с поршневым или шнековым принципом подачи расплавленного полимера в пресс форму.

Применение вместо плунжера возвратно-поступательного шнекового пластикатора позволяет значительно улучшить гомогенизацию расплавленного пластика и увеличить точность дозировки полимера в пресс форму.

Процесс производства пластиковых изделий методом литья под давлением довольно сложен, зависит от множества факторов и требует высокого уровня компетенций.

Экструзия:

Экструзия – достаточно простой и старый метод производства изделий из пластика. Практически каждый человек в своей жизни сталкивался с экструзионными процессами, будь то выдавливание пасты из тюбика, прокручивание продуктов через мясорубку или производство пластиковых изделий, принципы очень похожи. Экструзионным методом производят всевозможные погонажные изделия, такие как трубки, всевозможные профили, стержни, пленки, а также выдувные изделия.

Одним из главных преимуществ одношнекового экструдера перед остальными методами производства изделий из пластика является его низкая стоимость, производительность, легкость в обслуживании и простота конструкции из минусов можно отметить ограниченность в выборе формы изделия. Одношнековое оборудование характеризуется диаметром и соотношением длины к диаметру шнека, а также особенностями течения расплавленных полимеров. Для изготовления пластиковых корпусов, бутылок, флаконов, баков и прочих полых изделий широко применяется экструзионно-выдувной метод.

Вакуумная формовка:

Вакуумная формовка является прямым конкурентом прессованию, за счет своей простоты и дешевизны получило широкое распространение в промышленности. В качестве заготовок обычно используются полимерные листы или пленки, которые крепятся над формой изделия и нагреваются до необходимой температуры. Далее из полости между листовой заготовкой и формой изделия выкачивается воздух, образуется вакуум и лист плотно прижимается к форме, точно повторяя ее геометрию. После остывания и затвердевания заготовки остается лишь удалить излишки, которые нередко составляют до 40% от общей массы заготовки.

Какой процесс производства пластмасс мне подходит?

Пластмассы представляют собой семейство очень универсальных производственных материалов — некоторые из них мягкие и гибкие; другие жесткие и ударопрочные. Этот широкий диапазон физических свойств гарантирует, что, независимо от применения, производство пластиковых деталей, как правило, является эффективным по времени и затратам.

Независимо от конечного использования — используются ли детали для создания инновационных конструкций кресел, компонентов электроинструментов или протезов конечностей — важно, чтобы дизайнеры и инженеры знали, как выбрать правильный производственный процесс для своих нужд.

Виды изготовления пластиковых изделий

Учитывая, что пластмассы бывают разных форм, размеров, долговечности и цветов, неудивительно, что существует целый ряд производственных процессов, позволяющих производить пластмассовые детали. Вот краткий обзор некоторых из наиболее распространенных.

3D-печать

В этом процессе используются чертежи и модели САПР для создания трехмерных деталей путем добавления слоя производственного материала за раз до тех пор, пока деталь не будет полностью сформирована. Основное преимущество 3D-печати заключается в том, что по сравнению с другими производственными процессами она имеет гораздо меньше конструктивных ограничений, что делает ее особенно экономичным методом создания деталей сложной геометрии.

В отличие, например, от обработки на станках с ЧПУ, когда инженерам может потребоваться учитывать, как головка фрезерного станка будет достигать труднодоступных мест, а также размер инструментов, необходимых для создания мелких деталей в геометрии детали, 3D-печать позволяет создавать сложные конструктивные элементы, такие как как криволинейные внутренние каналы — создаваться без оснастки.

Добавка

позволяет создавать сложные конструкции, которые сложно или невозможно эффективно реализовать с помощью других производственных процессов. Это также позволяет создавать деталь как единое целое, а не как несколько компонентов, которые впоследствии собираются.

Обработка с ЧПУ

Этот процесс включает в себя использование управляемых компьютером режущих инструментов, таких как фрезы, токарные станки и сверла, в сочетании с вращением для создания пластиковых деталей.

В отличие от процессов аддитивного производства, обработка с ЧПУ представляет собой субтрактивный процесс, означающий, что материал постепенно удаляется из блока, который в конечном итоге станет готовой деталью, называемой заготовкой. Существует две широкие категории обработки с ЧПУ: фрезерование, при котором используются вращающиеся инструменты и неподвижная заготовка; и токарная обработка, в которой используются фиксированные инструменты и вращающаяся часть.

CNC-обработка может быть эффективной альтернативой для создания деталей, которые трудно формовать или требуют жестких допусков, что делает этот метод идеальным как для прототипирования, так и для создания определенных продуктов конечного использования, включая втулки и шестерни. Однако сложность детали может быстро увеличить стоимость детали при использовании процессов механической обработки, а определенные геометрические формы, такие как изогнутые внутренние каналы, может быть трудно, если вообще возможно, создать с помощью субтрактивного производства.

Литье под давлением

Как следует из названия, этот процесс включает впрыскивание расплавленного термопластичного материала под давлением в формы из закаленной стали или алюминия. Эти пресс-формы, которые могут быть геометрически сложными, позволяют получать детали с жесткими допусками, итеративной точностью и высококачественной обработкой поверхности — все это делает литье под давлением эффективным процессом для крупносерийного производства.

Несмотря на то, что литье под давлением обходится дорого в оснащении и запуске, создание пресс-форм может быть дорогостоящим и занимать несколько месяцев, ни один другой процесс производства пластиковых изделий не может сравниться с их способностью быстро производить большие объемы производства, что резко снижает стоимость за часть.

Экструзионное формование

Процесс экструзионного формования аналогичен литьевому формованию в том смысле, что для создания деталей требуется расплавленный пластик. Однако вместо того, чтобы впрыскивать расплавленный материал в форму, системы экструзии проталкивают пластик через головку, которая придает пластику фиксированную форму.

Пластиковые трубы, соломинки, желоба, дверные косяки, шланги и другие симметричные детали можно эффективно изготавливать с помощью экструзионных систем. Из-за своей более простой формы детали, изготовленные методом экструзии, часто имеют низкие производственные затраты и затраты на оснастку.

Литье из уретана

Процесс литья уретана включает в себя создание силиконовой формы на основе шаблона окончательной конструкции детали. После затвердевания формы и удаления эталонного шаблона форму можно использовать для изготовления отдельных копий детали с высоким уровнем точности и точности, а также с хорошим качеством поверхности.

Литые уретановые силиконовые формы

менее долговечны, чем формы с жесткими инструментами, используемые для литья под давлением, но их можно создать гораздо быстрее и с меньшими затратами. Это делает литье уретана хорошим выбором для мелкосерийного и среднесерийного производства с узкими оборотами.

Вакуумное формование

Вакуумное формование использует вакуум для проталкивания листов нагретого пластичного пластика через формы с одной поверхностью. Обычно используемый с термопластами, такими как ударопрочный полистироловый лист, этот процесс используется для создания прочных продуктов различных форм, включая защитные покрытия, уличные знаки и упаковку для продуктов, чувствительных к вкусу или запаху.

Ротационное формование

Процесс ротационного формования включает вращение полой формы, заполненной порошкообразной смолой, при нагревании и охлаждении формы, что обеспечивает равномерное покрытие стенок и отсутствие провисаний или деформаций. Это эффективный метод создания высокостабильных деталей с одинаковой толщиной стенок, таких как пластиковые баки и контейнеры, которые обычно не требуют дополнительной обработки поверхности.

Факторы, которые следует учитывать при изготовлении пластиковых деталей

Поскольку существует широкий спектр производственных процессов, важно выбрать тот, который лучше всего подходит для данной детали. Вот несколько соображений, о которых следует помнить.

Материал

Применение детали

является основным фактором при выборе жизнеспособного материала, и определение наиболее выгодных физических характеристик для рассматриваемой детали может помочь сузить выбор материала.

Однако важно отметить, что некоторые материалы лучше всего подходят для конкретных производственных процессов. Эластичные детали из полиуретана с низкой твердостью, например, легко изготовить с помощью литья уретана, но с ними чрезвычайно сложно работать, когда дело доходит до 3D-печати. В некоторых случаях желаемые характеристики материала можно даже улучшить за счет стратегического выбора метода производства.

Форма

Такие факторы, как жесткие требования к допускам, уникальные внутренние особенности или высокий уровень геометрической сложности, помогут определить, какие производственные процессы являются наиболее экономичными и эффективными. Если деталь требует особого процесса, может потребоваться внесение изменений в конструкцию для производства (DFM), чтобы оптимизировать рентабельность производства.

Время выполнения заказа

Сроки конечного продукта помогут определить наилучший метод производства, поскольку время производства может значительно различаться в зависимости от процесса. В зависимости от детали и машины некоторые 3D-принтеры могут производить готовые жизнеспособные детали в течение нескольких часов. С другой стороны, в то время как фактический процесс литья под давлением очень быстр — во многих случаях время цикла может достигать менее минуты, — на доработку пресс-форм могут уйти месяцы, что удлиняет производственный график.

Объем и стоимость

Последний важный фактор, о котором следует помнить, — это требуемый объем производства. Системы литья под давлением требуют больших первоначальных затрат, что обычно делает их экономичными при больших объемах производства, но неэффективными с точки зрения затрат при создании прототипов. Другие процессы, такие как обработка с ЧПУ, имеют более низкие первоначальные затраты, но легко могут стоить дороже в зависимости от количества задействованного ручного труда. Ключевым моментом является поиск правильного баланса между объемом производства и экономической эффективностью.

Начало заказа пластиковых деталей

Разнообразие доступных процессов производства пластика говорит об универсальности пластика. Правильный процесс для любой данной детали будет зависеть от ряда факторов, включая применение детали, дизайн, объем производства и время выполнения заказа.

В Fast Radius мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы убедиться, что их детали изготовлены с использованием наиболее эффективного и экономичного производственного процесса. Если у вас есть вопросы о том, как мы работаем, или если вы готовы начать производство, свяжитесь с нами сегодня.

Узнайте больше о производстве пластмасс и других услугах, которые мы предлагаем, в нашем ресурсном центре. Там вы также можете прочитать о различных типах доступных пластиков, от прочного, биосовместимого многоцелевого полиуретана до эластичного и гибкого эластомерного полиуретана и многое другое.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начните предложение

10 крупнейших компаний-производителей пластмасс в мире, 2020 г., индустрия изделий из пластмасс

Кто входит в десятку крупнейших производителей пластика в мире? Ниже приведен список крупнейших компаний-производителей пластмасс в мире, ранжированных с учетом выручки, активов и стоимости бренда.

1.    Dow Chemical Company

Кто является крупнейшим производителем пластмасс в мире? По состоянию на 2020 год Dow занимает первое место в нашем списке 10 крупнейших компаний-производителей пластмасс в мире. Dow — химическая корпорация со штаб-квартирой в Мидленде, штат Мичиган, США. Dow производит пластмассы, химикаты и сельскохозяйственную продукцию и работает более чем в 160 странах. Выручка Dow в 2018 году составила 60,278 млрд долларов США, что сделало ее лидером по выручке среди 10 крупнейших компаний-производителей пластмасс в мире.

• Основан: 1897
• Dow.
  • Химикаты
  • Пластмассы
  • Высокоэффективные химикаты
  • Катализаторы
  • Покрытия
  • Разведка углеводородов

  909 2,0 093 24

  LyondellBasell

   

  2 ^nd В списке крупнейших мировых производителей пластмасс в 2020 году, составленном BizVibe, находится LyondellBasell, глобальная публичная многонациональная химическая компания. В настоящее время компания имеет штаб-квартиру в Хьюстоне, штат Техас, и глобальные операции в Лондоне, Великобритания, и является крупнейшим лицензиаром технологий полиэтилена и полипропилена. Он также производит этилен, пропилен, полиолефины и кислородное топливо. Выручка LyondellBasell в прошлом году составила 34,484 миллиарда долларов США, что сделало ее лидером по выручке и прибыли среди крупнейших компаний-производителей пластмасс в мире.

  • Founded: 2007
  • LyondellBasell Headquarters: Houston, Texas & London, UK
  • LyondellBasell Total Asset Value: USD 26.206 billion
  • LyondellBasell Revenue: USD 34.484 billion

  3.    ExxonMobil

  Coming in 3 ^rd в списке крупнейших компаний по производству пластмасс в мире в 2020 году находится американская многонациональная нефтегазовая корпорация со штаб-квартирой в Ирвинге, штат Техас, ExxonMobil. Помимо производства пластиковых изделий, ExxonMobil является одной из крупнейших компаний в мире по выручке. ExxonMobil Chemical — нефтехимическая компания, созданная путем слияния химических предприятий Exxon и Mobil. Его основные продукты включают основные олефины и ароматические соединения, этиленгликоль, полиэтилен и полипропилен, а также специальные линии, такие как эластомеры, пластификаторы, растворители, технологические жидкости, оксоспирты и адгезивные смолы. В 2018 году выручка ExxonMobil составила 279 долларов США.0,3 миллиарда, большая часть из которых, конечно, не относится к сектору пластмассовых изделий.

  • Founded: 1999
  • ExxonMobil Headquarters: Irving, Texas, U.S.
  • ExxonMobil Total Asset Value: USD 346.2 billion
  • ExxonMobil Revenue: USD 279.3 billion
  • ExxonMobil Number of Employees: 71,000

  ExxonMobil Products

  • Сырая нефть
  • Нефтепродукты
  • Природный газ
  • Нефтехимия
  • Производство электроэнергии

  4.    SABIC

  SABIC — саудовская компания по производству пластмасс, работающая в нефтехимической, химической промышленности, промышленных полимерах, удобрениях и металлургии. SABIC — вторая по величине публичная компания на Ближнем Востоке и в Саудовской Аравии. В 2013 году SABIC была четвертым по величине производителем химической продукции в мире. Компания была основана 44 года назад в 1976 году и в настоящее время имеет штаб-квартиру в Эр-Рияде, Саудовская Аравия. SABIC принесла выручку в размере 39 долларов США0,8 млрд в 2017 году, что делает ее одной из крупнейших компаний по производству пластмасс в мире по состоянию на 2020 год. : 35 000

Sabic Products

• Химические вещества и промежуточные звена
• Промышленные полимеры
• Фертилия
• Металлы

5.

5.