Scegliere i materiali giusti per i tuoi pezzi

Nei database dei materiali sono presenti oltre 85.000 possibilità commerciali per i materiali plastici, che possono essere suddivisi in 45 famiglie di polimeri, suddivisibili a loro volta in due categorie generali: i materiali termoindurenti e i materiali termoplastici. Lavoriamo principalmente con la seconda categoria e abbiamo in stock centinaia di resine termoplastiche destinate al servizio di stampaggio a iniezione ProtoLabs (Figura 1). Siamo in grado di lavorare non soltanto con le resine in stock, ma anche con molte altre resine fornite dai clienti.

A volte può sembrare molto difficile restringere il campo e selezionare il materiale più indicato da un elenco così lungo, ed è per questo che abbiamo preparato una guida di consultazione, che illustra i vantaggi e le applicazioni di alcuni dei materiali che stampiamo più spesso. Scegliere il materiale più adatto aiuta a migliorare la forma, l'adattamento e la funzione dei pezzi, e questo è un buon proposito che tutti quanti possiamo prefiggerci per l'anno nuovo.

ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene)

Vantaggi: l'ABS è una plastica tenace e resistente agli urti, ampiamente utilizzata in diversi settori industriali. Ha un basso coefficiente di ritiro, un'elevata stabilità dimensionale e una buona resistenza agli acidi e alle basi. È una buona soluzione per realizzare dispositivi portatili. Inoltre, è abbastanza economica.

Applicazioni: pezzi con funzione estetica, dispositivi portatili, alloggiamenti e pezzi stampati per strumentazione elettrica, comandi a distanza, computer, componenti per la telefonia.

Osservazioni: i pezzi stampati in ABS tendono a sviluppare cordoni di saldatura e possono presentare depressioni e vuoti nelle aree spesse. È possibile ridurre le depressioni utilizzando un materiale composito ABS/PC. L'ABS si adatta bene ai pezzi in PC.

PC (Policarbonato)

Vantaggi: il PC è tenace ed estremamente resistente agli urti. Ha un basso coefficiente di ritiro e una buona stabilità dimensionale ed è disponibile in diversi gradi di trasparenza. Il PC ha una buona resistenza al calore e supporta anche finiture ad elevato valore estetico.

Applicazioni: lenti, illuminazione da interni ed esterni, cover per telefoni cellulari, componenti elettrici, dispositivi medici, vetro antiproiettile.

Osservazioni: nelle sezioni spesse dei pezzi in PC possono verificarsi fenomeni di sensibilità con conseguente formazione di vuoti, bolle e depressioni. Il PC, inoltre, possiede una scarsa resistenza chimica. Le miscele ABS/PC sono una buona alternativa per i pezzi opachi che presentano questi problemi. L'acrilico (vedi oltre) è un'altra buona soluzione per i pezzi con geometrie spesse.

PPA (Poliammidi alifatiche)

Vantaggi: esistono numerosi tipi di PPA o nylon (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12, ecc.), ciascuno con i propri vantaggi. In generale, i pezzi in nylon assicurano un'elevata tenacia e resistenza alle alte temperature, soprattutto se rinforzati, e dimostrano una buona resistenza chimica, tranne che agli acidi e alle basi più forti. Alcuni, come il nylon 6/6, offrono maggiore durezza e rigidezza e sono resistenti alle abrasioni. Il nylon 6 è estremamente duro e tenace alle basse temperature, mentre il nylon 6/12 ha la migliore resistenza agli urti.

Applicazioni: elementi con pareti sottili, pettini, bobine, ingranaggi e cuscinetti, viti, pezzi strutturali (con fibra di vetro), componenti di pompe, componenti del motore, fotocamere.

Osservazioni: quando si sceglie un tipo specifico di nylon, è bene considerare il suo comportamento di ritiro non lineare, che può aumentare i rischi di deformazione. È preferibile evitare il nylon nei pezzi che saranno esposti all'umidità. Il nylon, infatti, è un materiale igroscopico con la tendenza ad assorbire l'umidità, che causa problemi dimensionali e potenzialmente strutturali.

POM (Poliossimetilene)

Vantaggi: detto anche acetale; è caratterizzato da elevata tenacia, rigidezza, durezza e resistenza. L'acetale ha buone proprietà lubrificanti e resistenza agli idrocarburi e ai solventi organici. Ha anche una buona elasticità ed è scivoloso, perciò è adatto per ingranaggi e superfici di cuscinetti.

Applicazioni: ingranaggi, pompe e giranti, nastri trasportatori, dispenser di sapone, ventole e pale di ventilatori, interruttori per auto, componenti per interruttori elettrici, pulsanti e manopole.

Osservazioni: durante la progettazione di pezzi in acetale, occorre tenere conto espressamente del comportamento di ritiro di questo materiale e disegnare pareti con spessore uniforme. Colorare e verniciare i pezzi in acetale è reso difficile dalle proprietà lubrificanti del materiale, che impedisce, inoltre, di ottenere finiture ad elevato valore estetico. Quando serve soltanto una quantità ridotta di prototipi, questo materiale può essere facilmente lavorato con macchine con Protolabs.

PMMA(Polimetilmetacrilato)

Vantaggi: il PMMA, o acrilico, ha buone proprietà ottiche, elevata brillantezza e resistenza alla scalfittura. Ha anche un basso coefficiente di ritiro e tende a sviluppare meno depressioni in geometrie con sezioni di diverso spessore.

Applicazioni: illuminazione tubolare, lenti, paralumi, fibre ottiche, segnali.

Osservazioni: l'acrilico può essere fragile e quindi più sensibile allo stress cracking. Se necessario, è possibile considerare alternative come il PC. Con i pezzi in acrilico occorre sempre aggiungere un angolo di spoglia, spesso doppio rispetto ad altri materiali, per via della fragilità del materiale. L'acrilico possiede, inoltre, una scarsa resistenza chimica.

PBT (Polibutilene tereftalato)

Vantaggi: il PBT presenta buone proprietà elettriche per i componenti di potenza e si presta bene per applicazioni automotive. Mostra un livello di resistenza da medio a elevato, a seconda della carica vetrosa; i gradi non caricati sono tenaci e flessibili. Ha anche una buona resistenza a combustibili, oli, grassi e molti solventi, e non assorbe i sapori.

Applicazioni: supporti scorrevoli, ingranaggi e camme; macchine per il caffè e tostapane; diffusori di asciugacapelli; aspirapolveri; manopole e maniglie per fornelli elettrici.

Osservazioni: le resine in PBT rinforzate con fibra di vetro tendono a deformarsi e mostrano una scarsa resistenza ad acidi, basi e idrocarburi. I pezzi sottili in PBT possono avere difficoltà di riempimento. In questi casi è preferibile considerare alternative come il nylon.

PPSU (Poifenilsulfone)

Vantaggi: il PPSU è un materiale dimensionalmente stabile per impieghi ad alte temperature. Possiede un'elevata rigidezza e resistenza al calore, ed è anche resistente alla radiosterilizzazione, agli alcali e agli acidi deboli.

Applicazioni: componenti di strumenti medici, vassoi di sterilizzazione, fusibili per auto, pezzi per gli interni dei velivoli, raccordi per acqua calda, portalampade e connettori.

Osservazioni: il PPSU è sensibile alle sezioni spesse della geometria dei pezzi, che possono sviluppare vuoti, bolle o depressioni. Inoltre, questo materiale può essere intaccato da solventi organici e idrocarburi. Non è possibile aggiungere coloranti alle resine in PPSU fornite da Protolabs.

PEEK (Polietereterchetone)

Benefits: il PEEK è una delle aggiunte più recenti della gamma di materiali Protomold. È una resina a elevate prestazioni per impieghi ad alte temperature usata nel settore medico, aerospaziale e automobilistico per diverse ragioni, tra cui la resistenza al calore e il ritardo di fiamma, l'eccellente resistenza e stabilità dimensionale e la buona resistenza chimica.

Applicazioni: cuscinetti, pompe e pezzi di pistoni; isolamento di cavi; compatibile con applicazioni a vuoto ultraspinto.

Osservazioni: il PEEK è un materiale ad elevate prestazioni e, come tale, è molto costoso. La resina PEI o Ultem^® (vedi oltre) è un’alternativa leggermente più economica. Se il fattore costo è molto importante, è possibile ripiegare sul PPSU.

PEI (Pollietereimmide)

Vantaggi: la resina PEI o Ultem^® è la seconda resina ad elevate prestazioni per impieghi ad alte temperature aggiunta di recente all'elenco in continua crescita dei materiali disponibili con Protomold. Come il PEEK, è usata nel settore medico, aerospaziale e automobilistico per la resistenza al calore e il ritardo di fiamma, l'eccellente resistenza e stabilità dimensionale e la buona resistenza chimica.

Applicazioni: strumentazioni mediche e chimiche, vasellame e utensili per la ristorazione; sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria e manipolazione dei liquidi; applicazioni elettriche e illuminazione.

Osservazioni: l'Ultem^® ha un costo elevato, anche se inferiore rispetto al PEEK. Si suggerisce di considerare il PPSU come possibile alternativa.

Ulteriori materiali e informazioni

Protolabs ha in stock molti altri tipi di resine, tra cui PPS, TPE, TPU, HDPE e LDPE, e la maggior parte delle proprietà delle resine può essere migliorata con additivi che includono la fibra di vetro e di carbonio.

Maggiori informazioni sui nostri materiali (proprietà tecniche, caratteristiche di realizzabilità dello stampo, costi, ecc.) sono disponibili online nella Guida. Per ordinare campioni di materiali, vi invitiamo a contattare il referente o a scrivere all'indirizzo [email protected]. Un White paper dettagliato Questione di materiali, inoltre, offre una presentazione tecnica del processo di selezione dei materiali.