Los 11 plásticos de alto rendimiento para mecanizado CNC: Beneficios clave

Los plásticos son esenciales para la industria de fabricación moderna; están ampliamente disponibles, la mayoría son asequibles y son compatibles con procesos de fabricación populares como el moldeo por inyección, la impresión 3D y el mecanizado CNC.

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractivo que utiliza herramientas rotativas y taladros para eliminar sistemáticamente material de un bloque sólido de material, dando forma a la pieza. Cuando se trata de fabricar piezas de plástico, el mecanizado CNC es más preciso que el moldeo por inyección. Además, el mecanizado CNC es compatible con una gama más amplia de plásticos que muchos otros métodos de fabricación, lo que hace que la producción de piezas mediante mecanizado sea una opción deseable para muchos equipos de producto. Aquí están 11 de los plásticos de mecanizado CNC más comunes disponibles hoy en día:

11 plásticos comunes para CNC

1. Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)

El ABS es un termoplástico de ingeniería popular conocido por su resistencia y resistencia al impacto, alta resistencia al calor y buena mecanizabilidad. Este plástico es un buen aislante, ideal para aplicaciones eléctricas, y permanece mecánicamente estable con el tiempo.

Dado que el ABS es tan ligero, asequible y ampliamente disponible, muchos equipos de producto lo utilizan para prototipado rápido. Otras aplicaciones comunes incluyen carcasas de electrónica, teclas de teclado y componentes del salpicadero en coches.

Aunque el ABS es fuerte, es altamente susceptible al desgaste por ciertos grasas, disolventes y alcoholes. Además, los grados ordinarios de ABS que no han sido tratados o modificados con estabilizadores de calor se queman fácilmente y a veces continúan ardiendo incluso después de que la llama se ha eliminado.

Especificaciones mecánicas:

• Elongación a la rotura: 10 – 50 %
• Módulo de flexión: 1,6 – 2,4 GPa
• Resistencia a la tracción: 29,8 – 43 MPa
• Dureza Shore D: 100

2. Nylon 66

El Nylon, también conocido como poliamida (PA), es una amplia categoría de termoplásticos de ingeniería de baja fricción con alta resistencia al impacto, alta resistencia a la abrasión y químicos, y excelentes propiedades mecánicas en general.

El Nylon 66 es particularmente adecuado para el mecanizado CNC porque es lo suficientemente fuerte y duradero para una amplia variedad de aplicaciones en muchas industrias, incluyendo automoción y dispositivos médicos. Este plástico es naturalmente de alto rendimiento, puede soportar mucho desgaste y resiste el daño por aceite y combustible. Sin embargo, el Nylon 66 tiene baja estabilidad dimensional cuando absorbe humedad, y la absorbe muy fácilmente. Tampoco aguanta bien en presencia de ácidos minerales fuertes.

Especificaciones mecánicas:

• Elongación a la rotura: 150 – 300 %
• Módulo de flexión: 2965 MPa
• Resistencia a la tracción: 76 MPa
• Dureza: 116, Rockwell R

3. Polieteretercetona (PEEK)

El PEEK es un termoplástico de alto rendimiento conocido por su inusual combinación de propiedades mecánicas. Este plástico es resistente a químicos, desgaste, fluencia (creep), fatiga, líquidos y temperaturas de hasta 260 °C (480 °F). También es ligero, lo suficientemente fuerte para soportar condiciones ambientales adversas e insoluble en todos los disolventes comunes. Además, el PEEK es reciclable y biocompatible.

Al igual que el nylon, el PEEK a menudo se utiliza para reemplazar metal en mecanizado CNC. Las aplicaciones comunes incluyen unidades de pistón, piezas críticas de motores de avión y jeringas dentales.

Por todas sus fortalezas, el PEEK no es resistente a la luz UV y no aguanta bien en presencia de halógenos o sodio. Además, es uno de los plásticos de mecanizado CNC más caros del mercado; los equipos de producto solo deberían considerar usarlo para sus aplicaciones más exigentes.

Especificaciones mecánicas (PEEK sin relleno):

• Elongación a la rotura: 30 – 150 %
• Módulo de flexión: 3,7 – 4 GPa
• Densidad: 1,26 – 1,32 g/cm³
• Tenacidad (Impacto Izod con entalla a temperatura ambiente): 80 – 94 J/m

4. Polioximetileno (POM / Delrin)

Más conocido por su nombre comercial, Delrin, el POM es uno de los plásticos más mecanizables de todos los plásticos CNC. Los equipos de producto eligen POM cuando necesitan un plástico de alta resistencia, alta rigidez con excelente resistencia al calor, desgaste, intemperie, químicos y combustible.

Delrin 570 y 150 son los grados más comunes de POM utilizados en mecanizado CNC porque tienen una excelente estabilidad dimensional y son ideales para crear piezas precisas con tolerancias ajustadas. Sin embargo, este plástico tiene mala resistencia a los ácidos. Además, puede ser difícil de unir. Las aplicaciones comunes para POM incluyen componentes de cinturones de seguridad, cigarrillos electrónicos, plumas de insulina y medidores de agua.

Especificaciones mecánicas (Delrin 570):

• Módulo de tracción: 4900 MPa
• Módulo de flexión: 4600 MPa
• Resistencia al impacto, IZOD con entalla: 6 kJ/m²
• Resistencia a la tracción a la rotura: 53 MPa

5. Policarbonato (PC)

El PC es bien conocido y ampliamente utilizado en la industria de fabricación. Es resistente pero ligero, naturalmente retardante al calor y ofrece excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. El PC también es más eficiente que otros termoplásticos de ingeniería.

Los diseñadores deben saber que el PC es naturalmente transparente y puede transmitir luz tan bien como el vidrio; además, admite el color muy bien. Las aplicaciones comunes incluyen gafas de seguridad, implementos quirúrgicos, interruptores automáticos y CDs/DVDs.

Desafortunadamente, las buenas propiedades mecánicas del PC se degradarán tras una exposición prolongada a agua a más de 60 °C. Además, aunque el PC es resistente a ácidos diluidos, aceites y grasas, es susceptible al desgaste por hidrocarburos y amarilleará con el tiempo tras una exposición prolongada a rayos UV.

Especificaciones mecánicas:

• Elongación a la rotura: 50-120 %
• Módulo de flexión: 2,2-2,5 GPa
• Resistencia a la tracción a la rotura: 55-77 MPa
• Dureza Shore D: 90-95

6. Politetrafluoroetileno (PTFE / Teflón)

El PTFE, comúnmente conocido como Teflón, es un polímero de alto rendimiento versátil con una serie de propiedades mecánicas que lo hacen valioso para los equipos de producto que diseñan productos comerciales. Este plástico es resistente a químicos, temperatura, luz, UV, agua, intemperie y fatiga. Conocido por sus excelentes propiedades antiadherentes, el PTFE se encuentra más comúnmente en recubrimientos para sartenes antiadherentes, pero también se utiliza para juntas, piezas de semiconductores e incluso parches cardíacos.

El PTFE tiene el coeficiente de fricción más bajo de cualquier material sólido y es uno de los cinco plásticos más resistentes a la corrosión. Sin embargo, las propiedades mecánicas del PTFE son generalmente inferiores a otros plásticos de ingeniería a temperatura ambiente, aunque esto puede remediarse añadiendo rellenos apropiados. También es importante tener en cuenta que hay límites en el grosor de las piezas hechas con PTFE, ya que normalmente solo está disponible en placas o barras de dos pulgadas de grosor. El PTFE también es sensible a la fluencia y la abrasión.

Especificaciones mecánicas:

• Elongación a la rotura: 300-550 %
• Módulo de tracción: 550 MPa
• Resistencia dieléctrica: 19,7 kV/mm
• Coeficiente de fricción dinámico: 0,04

7. Plásticos de polietileno de alta densidad (HDPE)

El HDPE es un plástico flexible y fácil de procesar que es resistente al agrietamiento por tensión, químicos y corrosivos incluso a bajas temperaturas. Ofrece la misma resistencia al impacto excepcional del polietileno de baja densidad (LDPE) con una resistencia a la tracción cuatro veces mayor. Sin embargo, este material tiene mala resistencia a los UV. Las aplicaciones comunes incluyen tapones, sellos y aisladores eléctricos.

Especificaciones mecánicas:

• Elongación a la rotura: 500 %
• Resistencia a la tracción: 4000 PSI
• Densidad: 0,035 lbs / cu. in.
• Dureza: Rockwell R65

8. Polietileno de peso molecular ultraalto (UHMW)

El UHMW es un plástico resistente, versátil y altamente mecanizable con alta resistencia a la abrasión y al desgaste. Los equipos de producto recurren a este material cuando necesitan un plástico duradero y de baja fricción para sus aplicaciones industriales.

Los equipos de producto deben tener en cuenta que el UHMW no es adecuado para aplicaciones de alta carga porque es altamente susceptible a la fluencia (creep), y no debe usarse en temperaturas que superen los 80 a 100 °C. El UHMW se encuentra comúnmente en revestimientos de camiones, piezas de maquinaria de procesamiento de alimentos, tiras de desgaste y almohadillas de defensa para muelles marinos.

Especificaciones mecánicas:

• Resistencia a la tracción: 3100 PSI
• Módulo de flexión: 110 000 PSI
• Impacto IZOD (con entalla): 18,0

9. Polimetilmetacrilato (PMMA / Acrílico)

El PMMA, comúnmente conocido como acrílico o vidrio acrílico, es un termoplástico rígido ampliamente conocido por su resistencia a la rotura. Es resistente, ligero, resistente a la mayoría de los productos químicos de laboratorio. Sin embargo, se descompone cuando se usa con hidrocarburos clorados o aromáticos, cetonas o éteres.

En comparación con el poliestireno, el PMMA transmite mejor la luz y es más resistente a la intemperie y a los rayos UV. Desde el punto de vista del diseño, este plástico ofrece opciones de color ilimitadas y un índice de refracción de 1,49.

Sin embargo, el PMMA no es muy resistente al calor, impacto, desgaste o abrasión. Además, este material es propenso a agrietarse bajo cargas pesadas. Como tal, los equipos de producto solo deberían considerar el PMMA para aplicaciones de baja tensión como doseles de invernadero, cubiertas de luces indicadoras de coches, paneles solares y dispositivos de prueba de drogas.

Especificaciones mecánicas:

• Elongación a la rotura: 2 – 10 %
• Módulo de flexión: 2,5 – 3,5 GPa
• Dureza Shore D: 90 – 99
• Resistencia a la tracción a la rotura: 38 – 70 MPa

10. Polipropileno (PP)

El polipropileno es un plástico de mecanizado CNC rentable que ofrece una combinación única de propiedades no encontrada en muchos otros plásticos. Es ligero, altamente resistente a químicos en entornos corrosivos y resistente a la mayoría de disolventes orgánicos, agentes desengrasantes y electrolitos.

En comparación con LDPE y HDPE, el PP tiene una resistencia al impacto más baja, pero lo compensa con su resistencia a la tracción. Similar al PTFE, el PP generalmente se limita a láminas de tres pulgadas para mecanizado, por lo que el tamaño de la pieza está limitado.

Especificaciones mecánicas:

• Resistencia a la tracción a la fluencia: 4800 PSI
• Resistencia a la flexión: 5400 PSI
• Módulo de flexión: 160 000 PSI
• Dureza: 80 Rockwell R

11. Polietileno de baja densidad (LDPE)

El LDPE es un plástico de mecanizado CNC resistente pero flexible conocido por su flexibilidad a bajas temperaturas y resistencia a la corrosión. Es fácil de soldar y sellar por calor y ofrece buena resistencia química.

El LDPE se utiliza principalmente para ortesis y prótesis. Sin embargo, el LDPE no debe usarse para aplicaciones en las que se requiera rigidez, alta resistencia estructural y resistencia a altas temperaturas. El tamaño de la pieza también está limitado debido a las limitaciones de grosor del LDPE disponible comercialmente.

Especificaciones mecánicas:

• Resistencia a la tracción: 1400 PSI
• Módulo de flexión: 30 000 PSI
• Resistencia al impacto IZOD (con entalla): sin rotura

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El mecanizado CNC es un proceso de fabricación versátil que permite a los equipos de desarrollo de productos e ingenieros crear piezas de alta calidad con geometrías complejas. Sin embargo, dado que el mecanizado CNC es compatible con casi cualquier material que pueda mecanizarse, los ingenieros tienen muchas opciones. Abrirse paso entre todas las opciones posibles y elegir el material que sea mejor para su caso de uso puede ser un desafío y consumir mucho tiempo.

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