Polymera material

Formgivande processer

Primärprocesser

Termoplaster och termoelaster

Formsprutning

Processen: Smält plast sprutas in i en kall form. Plasten svalnar och stelnar varefter den färdiga detaljen stöts ut.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Ger en slutlig produkt som är tunnväggig och kan ha mycket komplex form utan krav på efterbearbetning. Ingjutning av andra komponenter i annat material är möjlig.

Konstruktionskrav: Delningsplan, kant- och kälradier: min 0,8-1,2 mm, släppning: min 0,5-1°, utvändiga underskärningar möjliga i flerdelade verktyg.

Storlek: Minsta feturmått > 1 mm, största längdmått < 1,5 - 2 m

Toleranser: > 0,1 (0,01) mm (beroende av material, geometri och processparametrar)

Ytjämnhet: Hög

Verktygskostnad: Hög - mycket hög

Maskinkostnad: Hög - mycket hög

Automatiseringsgrad: Hel

Produktionstakt: Hög - mycket hög

Seriestorlek: >10 000 detaljer, oftast 100 000 - 1 000 000 detaljer

Alternativa formsprutningsmetoder:

  • Gasassisterad formsprutning, används för tillverkning av hålkroppar och/eller tjockväggigt gods
  • Flerskiktsformsprutning, ger produkter med olika yt- och kärnmaterial. Används bl.a. då produkter skall tillverkas i dyra material med goda ytegenskaper.
  • In-mould-decoration, formsprutning med ytbehandling direkt i verktyget. Ytbehandlingen kan vara tryckning (dekor, text), lackering, etc.

Strängsprutning

Processen: Det uppvärmda plastmaterialet pressas genom ett munstycke och en kontinuerlig sträng skapas med ett tvärsnitt som formats av verktyget i munstycket. Strängen kyls och kapas i önskade längder. För hålprofiler kan man i vissa processer även skapa en inre kärna av cellplast.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Öppen eller sluten profil med konstant tvärsnitt som kan ha relativt komplex form.

Konstruktionskrav: Små variationer i väggtjocklek eftersträvas. Undvik skarpa hörn.

Storlek: Tvärsnittsdimension från tunn tråd upp till 300 mm i diameter. Längden kan i princip vara obegränsad. Även folie strängsprutas

Toleranser: > 0,01 mm (beroende av material, geometri och processparametrar)

Ytjämnhet: Hög

Verktygskostnad: Moderat

Maskinkostnad: Hög

Automatiseringsgrad: Hel

Produktionstakt: Hög

Seriestorlek: Beroende på komplexitet i profilen, oftast >10 000 m

Formblåsning

Processen: Två formhalvor sluts kring en strängsprutad slang (sprutblåsning) eller ihålig förform (sträckblåsning) som blåses upp med tryckluft mot formväggarna. Plasten svalnar och stelnar, formen öppnas och produkten stöts ut.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Ger en slutlig produkt som är tunnväggig och ihålig med möjlighet till relativt komplex form. Vanligtvis inga krav på efterbearbetning.

Konstruktionskrav: Delningsplan, stora kant- och kälradier, släppning krävs normalt, små tjockleksvariationer.

Storlek: 1 cm³ - 5 m³

Toleranser: Längd, bredd > 0,5 mm, tjocklek ± 50 % av nominell tjocklek

Ytjämnhet: Dålig

Verktygskostnad: Hög

Maskinkostnad: Hög

Automatiseringsgrad: Hel

Produktionstakt: Mycket hög

Seriestorlek: >10 000 detaljer

Rotationsgjutning

Processen: Flytande plast satsas i en kall form. Formen roteras kring två axlar varvid plasten slungas mot formväggarna och fördelas jämnt. Plasten svalnar och stelnar varefter den färdiga och ihåliga detaljen tas ut ur formen.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Ger en slutlig produkt som är ihålig och med relativt regelbunden form. Små krav på efterbearbetning. Ingjutning av andra komponenter i annat material möjlig.

Konstruktionskrav: Delningsplan, kant- och kälradier: min 1,5 - 6 mm, släppning: min 1 - 2°, små tjockleksvariationer, invändiga vårtor och förstyvningar svåra att åstadkomma.

Storlek: Hålkroppar med volym upp till 20 m³

Toleranser: Beroende av storlek, i allmänhet dåliga

Ytjämnhet: Begränsad, strukturerad yta möjlig

Verktygskostnad: Låg

Maskinkostnad: Låg

Automatiseringsgrad: Halv

Produktionstakt: Låg - medelhög

Seriestorlek: 100 - 10 000 detaljer, större serier bearbetas via formblåsning.

Varmformning

Processen: En skiva eller folie av plasten värms upp och med hjälp av vanligtvis vakuum formas plasten i ett formverktyg. Plasten svalnar och stelnar och produkten tas ur formen och avgradas.Andra varianter på processen är drapering över ett hanverktyg, plug-assist forming, vacuum snap-back forming, slip-ring forming och matched-mold forming.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Ger en slutlig produkt som är tunnväggig med begränsad komplexitet. Vanligtvis inga krav på efterbearbetning.

Konstruktionskrav: Höjden < längd och bredd. Kant- och kälradier > 2t, släppning > 0,25 (honverktyg), 1° (hanverktyg).

Storlek: Stora detaljer kan tillverkas

Toleranser: Längd, bredd ± 0,3 - 0,8 %, tjocklek ± 10 - 30 % av nominell tjocklek

Verktygskostnad: Låg - hög (endast en verktygshalva)

Maskinkostnad: Hög

Automatiseringsgrad: Halv

Produktionstakt: 10 - 10 000 detaljer

Härdplast

Form- och sprutpressning

Processen: Pressmassan i form av pulver, gryn, tabletter eller deg placeras eller sprutas in mellan två eller flera formverktyg. De uppvärmda verktygen sluts och under tryck formas och härdar produkten i formrummet.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Ger en slutlig produkt som kan ha mycket komplex form utan krav på efterbearbetning. Ingjutning av andra komponenter i annat material möjlig.

Konstruktionskrav: Delningsplan, kant- och kälradier: min 0,8 - 1,2 mm, släppning: min 0,5 - 1°, utvändiga underskärningar möjliga i flerdelade verktyg

Storlek: Minsta feturmått > 1 mm, största längdmått <

Toleranser: > 0,1 (0,01) mm (beroende av material, geometri och processparametrar)

Ytjämnhet: Hög

Verktygskostnad: Hög - mycket hög

Maskinkostnad: Hög - mycket hög

Automatiseringsgrad: Hel

Produktionstakt: Hög - mycket hög

Seriestorlek: >10 000 detaljer

Integralcellplasttillverkning

Processen: Polymeren blandas med ett jäsmedel. I formrummet jäser polymeren och bildar skum. Vid härdningen bildar materialet närmast formväggen ett tätt skal medan kärnan blir cellplast.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Ger en produkt med ett integrerat ytskikt, 0,5 - 1,5 mm tjockt, och en kärna av cellplast. Detta ger hög styvhet i förhållande till vikt. Kan ha komplex geometrisk form. Beroende på processtyp varierar tätheten mellan 40 och 100 % av homogent material.

Konstruktionskrav: Delningsplan, kant- och kälradier > halva väggtjockleken, släppning 0,5 - 3°, väggtjocklek > 2,3 - 6 mm. Stor frihet i geometrisk utformning.

Storlek: 0,1 - 50 kg

Toleranser: Relativt dåliga

Ytjämnhet: Se tabell

Verktygskostnad: Se tabell

Maskinkostnad: Se tabell

Automatiseringsgrad: Se tabell

Produktionstakt: Se tabell

Seriestorlek: Se tabell
  Reaktions- formsprutning Gjutning
Ytbeskaffenhet Dålig Dålig
Verktygskostnad Låg Låg
Maskinkostnad    
Automatiseringsgrad Hel Manuell- halv
Produktionstakt Moderat Låg
Seriestorlek 10 - 10 000 detaljer 1 - 10 000 detaljer

Profildragning

Processen: Plastimpregnerade armeringsfibrer dras genom ett uppvärmt verktyg. Vid passagen pressa massan samman och en profil formas som härdar av verktygsvärmen.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Öppen eller sluten profil med konstant tvärsnitt som kan ha relativt komplex form.

Konstruktionskrav: Små variationer i väggtjocklek eftersträvas. Undvik skarpa hörn.

Storlek: Från smala profiler till parkbänkar

Toleranser: Beroende på storlek och produktionstakt, från låg till höga

Ytjämnhet: Relativt hög

Verktygskostnad: Relativt låg

Maskinkostnad: Hög

Automatiseringsgrad: Hel

Produktionstakt: Beroende på komplexitet i profilen, oftast >10 000 m

Handuppläggning

Processen: Formytan behandlas med släppmedel. Ett ytskikt (gelcoat) stryks eller sprutas på formen och får härda. Ett armerat laminat byggs upp skiktvis med armeringsmattor eller väv som impregneras med härdplast. Arbetet utförs med handverktyg.

En variant är handuppläggning med autoklavhärdning, låg produktionstakt men höga toleranser och mycket kontrollerade mekaniska egenskaper. Används i flygindustri.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Öppen arkitektur, inga hålkroppar

Konstruktionskrav: Beroende på produkten, släppning >2° alltid nödvändig.

Storlek: Ej små produkter i övrigt obegränsad.

Toleranser: Autoklavhärdning mycket bra, i övrigt dåliga

Ytjämnhet: Låg - mycket hög

Verktygskostnad: Låg - mycket hög

Maskinkostnad: Låg - mycket hög

Automatiseringsgrad: Ingen

Produktionstakt: Mycket låg - låg

Seriestorlek: 1 - 100 detaljer

Sprutning

Processen: Sprutning är en utveckling av handuppläggningsmetoden. Plasten och huggen armering appliceras samtidigt på formytan med en sprututrustning. Innesluten luft bearbetas ut med handverktyg.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Öppen arkitektur, inga hålkroppar

Konstruktionskrav: Beroende på produkten, släppning >2° alltid nödvändig.

Storlek: Ej små produkter i övrigt obegränsad.

Toleranser: Dåliga

Ytjämnhet: Låg - mycket hög

Verktygskostnad: Låg

Maskinkostnad: Låg - mycket hög

Automatiseringsgrad: Ingen

Produktionstakt: Mycket låg - låg

Seriestorlek: 10 - 1 000 detaljer

Säckpressning

Processen: Utgör en modifiering av handuppläggningsmetoden. Upplägget täcks med en flexibel folie på vilket ett tryck åstadkoms med vakuum (vakuumsäckmetoden) eller övertryck (trycksäckmetoden). Med denna process kan man erhålla produkter med högre fiberinnehåll och hållfasthet än med konventionell handuppläggning.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Öppen arkitektur, inga hålkroppar

Konstruktionskrav: Beroende på produkten, släppning >2° alltid nödvändig.

Storlek: Ej små produkter i övrigt obegränsad.

Toleranser: Autoklavhärdning mycket bra, i övrigt dåliga

Ytjämnhet: Låg - mycket hög

Verktygskostnad: Låg - mycket hög

Maskinkostnad: Låg - mycket hög

Automatiseringsgrad: Ingen

Produktionstakt: Mycket låg - låg

Seriestorlek: 1 - 1 000 detaljer

Lindning

Processen: En roterande kärna lindas med plastimpregnerad tråd, roving, matta eller väv. Olika material kan kombineras och lindningen kan styras enligt bestämda mönster för att åstadkomma önskade produktegenskaper.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Kan ge produkter med mycket hög hållfasthet.

Konstruktionskrav: Rotationssymmetri är ej nödvändig

Storlek: I.d. från 5 mm - 1 500 mm, längd från 50 mm till 5 m

Toleranser: Inneryta hög, ytteryta låg (kräver efterbearbetning)

Ytjämnhet: Inneryta hög, ytteryta låg (kräver efterbearbetning

Verktygskostnad: Låg

Maskinkostnad: Hög

Automatiseringsgrad: Halv

Produktionstakt: Låg - hög

Seriestorlek: 10 - 100 000 detaljer

Gummi

Formsprutning

Processen: Ovulkat gummi sprutas in i en varm form. Gummit vulkaniserar varefter den färdiga detaljen stöts ut.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Ger en slutlig produkt som är tunnväggig och kan ha mycket komplex form utan krav på efterbearbetning. Ingjutning av andra komponenter i annat material är möjlig.

Konstruktionskrav: Delningsplan, kant- och kälradier: min 0,8-1,2 mm, släppning: min 0,5-10, utvändiga underskärningar möjliga i flerdelade verktyg.

Storlek: Minsta feturmått > 1 mm, största längdmått < 1,5 - 2 m

Toleranser: > 0,1 mm

Ytjämnhet: Hög

Verktygskostnad: Hög - mycket hög

Maskinkostnad: Hög - mycket hög

Automatiseringsgrad: Hel

Produktionstakt: Hög - mycket hög

Seriestorlek: 10 000 - 1 000 000 detaljer

Strängsprutning

Processen: Det ovulkade gummimaterialet pressas

genom ett munstycke och en kontinuerlig sträng skapas med ett tvärsnitt som formats av verktyget i munstycket. Strängen vulkaniserar och kapas i önskade längder.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Öppen eller sluten profil med konstant tvärsnitt som kan ha relativt komplex form.

Konstruktionskrav: Små variationer i väggtjocklek eftersträvas. Undvik skarpa hörn.

Storlek: Tvärsnittsdimension från tunn tråd upp till 300 mm i diameter. Längden kan i princip vara obegränsad. Även folie strängsprutas

Toleranser: Profilmått ± 1 - 2 %, tjocklek ± 8 - 10 %, vinklar ± 2°.

Ytjämnhet: Hög

Verktygskostnad: Moderat

Maskinkostnad: Hög

Automatiseringsgrad: Hel

Produktionstakt: Hög

Seriestorlek: Beroende på komplexitet i profilen, oftast >10 000 m

Byggning

Processen: Produkter byggs upp av gummi, ofta i kombination med armering.

Typiska egenskaper på produkten (feturer): Metoden används för stora produkter eller produkter som skall tillverkas i låga serier.

Konstruktionskrav: Helt beroende på produkt

Storlek: Från någon till flera hundra meter (transportörer)

Toleranser: Låga

Ytjämnhet: Låg

Verktygskostnad: Låg

Maskinkostnad: Relativt låg

Automatiseringsgrad: Ingen

Produktionstakt: Låg

Seriestorlek: 1 - 100 detaljer

FFF (FriFormsFramställning)

Vid friformsframställning tillverkas detaljer vanligen skiktvis, lager för lager. Materialet adderas till detaljen istället för att ta bort material från ett utgångsämne. Fördelen med metoden är att både komplexa och komplicerade geometrier kan tillverkas i en operation utan någon egentlig beredning. De flesta metoderna idag (1996) tillverkar detaljerna i olika typer av polymerer, men en snabb utveckling pågår mot direkt tillverkning av metalliska material.

Tillverkningsprocessen kan delas in i tre steg

  • Modellgenerering
  • Triangularisering
  • Skiktning

Modellgenerering - Modellen skapas i ett 3D-solibaserat system som exakt beskriver detaljens geometri. Även ytmodeller går att använda om de är väl trimmade och beskriver geometrin fullständigt.

Triangularisering - Modellens yttre yta kläs med trianglar som är topiologiskt bundna, dvs hörnen på trianglarna är gemensamma. Nätet liknar då ett FEM-nät som täcker hela detaljen. Vid generering anges hur noggrant trianglarna ska följa den exakta ytan. Om ytan kröker kraftigt genereras fler trianglar än för en plan yta. Normalt sätts noggrannheten till ca 0,05 mm. Alla större CAD-system kan generera triangelnätet. Triangelnätet skrivs sedan ut till en neutralfil som kallas STL-fil. Denna fil kan läsas av samtliga FFF-processer.

Skiktning - Skiktningen sker internt i programvara som är unik för varje FFF-tillverkare. Vid skiktningen avgörs skiktens tjocklek som brukar variera mellan 0,1 och 0,2 mm.

FFF-processen har inga begränsningar för storleken på de detaljer som kan tillverkas eller den noggrannhet som kan nås. Processerna utvecklas och förbättras mycket snabbt. Aktuell information om begränsningar måste därför inhämtas vid behov. Generellt kan man säga att nuvarande kommersiella maskiner kan tillverka detaljer som har ett största mått från 2 mm upp till 1000 mm. Även noggrannhet och material utvecklas snabbt. Noggrannheten är idag mellan 0,2 mm till ca 2 mm beroende på detaljens storlek och geometri. Materialen som finns har en sådan styrka att de kan hanteras och monteras som produktionsmaterial. Även speciella material för unika tillämpningar utvecklas.

På grund av att tekniken är ny och under snabb utveckling varierar kostnaderna mycket för olika typer av utrustning. Prisutvecklingen visar dock på en kraftig nedåtgående trend i takt med att volymen ökar.

För att välja den lämpligaste metoden kan man använda IVFs FFF-väljaren. Obs! Lösenord krävs.

Laserhärdningsmetoden (SLA, Stereolitografi)

Processen Grunden i den stereolitografiska processen är en polymer som härdar då den exponeras för UV-ljus. Genom att tillföra UV-ljuset med en laser kan en exakt härdning erhållas. Flera tillverkare finns i USA, Japan och Europa. Första steget är att sänka ned en plattform en skikttjocklek i ett bad med flytande, UV-härdande plast. Därefter härdas skiktet med UV-lasern. Det nu tillverkade skiktet är ett tvärsnitt av detaljen. Därefter sänks plattformen ytterligare en skikttjocklek och processen upprepas tills detaljen är färdig. Stödstruktur krävs.

Typiska egenskaper på produkten Halvt genomskinlig ofärgad plast.

Konstruktionskrav Undvik tunna flata sektioner.

Storlek Max 500 mm. Materialise i Belgien kan leverera upp till 1500 mm

Toleranser Mellan 0,5 och 0,2 mm beroende på detaljens utseende. Undvik tunna flata detaljer.

Ytjämnhet God.

Verktygskostnad Inga.

Maskinkostnad Hög.

Automatiseringsgrad Helautomatisk. Visst rensningsarbete.

Produktionstakt Låg.

Seriestorlek Små.

Material Epoxy, med olika värmetålighet, även elastiska epoxynära material, I mindre omfattning akrylater och keramer

Laminatmetoden (LOM, Laminated Object Manufacturing)

Processen: Tillverkar detaljer från laminat. Laminatet appliceras med ett värmeaktiverat lim som finns på undersidan. Efter fogning av laminatet skärs detaljens konturer ut. Resterande material delas upp i rektangulära rutor som bildar staplar av extramaterial. Detaljen renas från överblivet material efter tillverkning och lackas. Då detaljen stöds av omkringliggande material krävs ingen stödstruktur.

Typiska egenskaper på produkten: Träliknande utseende.

Konstruktionskrav: Undvik tunna feturer. Minsta väggtjocklek bör vara 3 mm.

Storlek: 860 mm

Toleranser: 0,1 mm i xy-planet. Svällning och rensning kan ge onoggrannhet i z-led på 0,1 - 2 mm.

Ytjämnhet: God. Sämre i z-plan.

Verktygskostnad: Inga.

Maskinkostnad: Medelhög.

Automatiseringsgrad: Tillverkningsprocessen är helautomatisk och skiktberäkningar sker efterhand vilket ger snabb uppstart. Rensningsarbetet kan bli betydande för komplicerade detaljer.

Produktionstakt: Hög för att vara FFF.

Seriestorlek: Små.

Material: Papperslaminat och plastlaminat. Metall- och keramlaminat under utveckling.

Spritsmetoden (FDM, Fused Deposition Modeling)

Processen: Detaljerna byggs genom att en termisk plast eller ett vax extruderas genom ett smalt munstycke. Principen liknar den man använder vid kakspritsning. Alla smältbara material kan i princip användas. Stödstruktur krävs.

Typiska egenskaper på produkten: Detaljerna blir randiga på ytan. Då processen är relativt långsam lämpar den sig bäst för skal och ganska små detaljer dock ej mycket små detaljer.

Konstruktionskrav: Solida detaljer görs ofta ihåliga för att reducera tillverkningstiden.

Storlek: 310 mm.

Toleranser: ca 0,2 mm.

Ytjämnhet: Normal.

Verktygskostnad: Inga.

Maskinkostnad: Låg.

Automatiseringsgrad: Helautomatisk. Visst rensningsarbete.

Produktionstakt: Låg

Seriestorlek: Små

Material: Huvudsakligen ABS, men även polykarbonat, nylon och vax

Lasersintringsmetoden (Selective Laser Sintering)

Processen: Ett tunt lager av pulver sprids ut av en roterande vals. Detaljens skikt smälts samman i korngränserna med en laser. Därefter sprids nästa lager ut och processen upprepas. Då detaljen stöds av kringliggande pulver krävs ingen stödstruktur.

Typiska egenskaper på produkten: Detaljerna har en sandpappersliknande yta. Byggmaterialet finns i 20 µm och 50 µm kornstorlek. Mindre korn ger bättre yta.

Konstruktionskrav: Detaljerna har inte full täthet och absorberar vätska.

Storlek: 380 mm.

Toleranser: 0,1 mm -0,3 mm.

Ytjämnhet: Sandpappersliknande

Verktygskostnad: Inga.

Maskinkostnad: Hög.

Automatiseringsgrad: Helautomatisk. Rensningen sker med borstning

Produktionstakt: Låg

Seriestorlek: Små

Material: Nylon, glasfylld nylon, brons, stål, gjutsand och gjutpolystyren.

Sekundärprocesser, maskinbearbetning

Gummi material kan inte maskinbearbetas om inte temperaturen sänks under glastemperaturen som normalt ligger mellan -40 °C och -70 °C.

För termo- och härdplaster gäller följande.

Konventionella maskiner för bearbetning av metall och trä kan användas, se appendix 1. Följande grundregler gäller:

  • Hög skärhastighet
  • Liten matning
  • Effektiv kylning
  • Skarpa verktyg med lämplig skärgeometri

Plaster bearbetas lite annorlunda än metaller och det beror på några viktiga skillnader i materialegenskaper.

Metaller har mellan 10 och 60 gånger högre Emodul än plaster. Det är viktigt att ta hänsyn till det när arbetsstycket spänns in, liksom att skärkrafterna anpassas. Slöa verktyg ger högre skärkrafter, så välslipade eggar är ett måste. En annan faktor som påverkar skärkraften är spånvinkeln. Både skär- och axialkrafter är högre för negativ spånvinkel jämfört med positiv spånvinkel.

Elastisk återfjädring är något annat som är karakteristiskt för plastmaterial. Under bearbetningen komprimeras materialet vid eggen men fjädras sedan tillbaka mot verktyget. Dels nöter det på verktyget och dels bildas friktionsvärme. Skäret måste därför ges ordentlig släppning. Elastisk återfjädring kan också ställa till med besvär efter bearbetningen. Borrade och gängade hål kan få för liten diameter.

Plaster isolerar värme. Polyamid har t ex 1/150 av stålets värmeledningsförmåga. Det betyder att i stort sett all värme som alstras av friktion mellan skärverktyg och arbetstycke måste ledas bort av metallen (verktyget). Den värme som tas upp av plasten kan inte ledas vidare till materialets inre utan stannar i ytan. Det är därför viktigt att arbetsstycket kyls ordentligt.

Värmeutvidgningen för plaster är ungefär 10 ggr större än för metaller. Det gör att arbetsstycket har en tendens att expandera av den alstrade värmen. Det ökar friktionen mot verktyget och därmed värmealstringen. Släppningsvinkeln på skäret måste därför vara större än för metaller.

Plastmaterial är organiska och har relativt låg mjukningstemperatur. Om alltför mycket friktionsvärme byggs upp blir missfärgning, dåliga toleranser eller dålig ytfinhet följden. Plaster med hög smälttemperatur klarar sig på grund av detta bättre än plaster med låg smälttemperatur. Skärvästskan bör vara vattenlöslig och man måste försäkra sig om att plasten är kemiskt beständig mot den. Oljeemulsioner och tvållösningar är vanliga.

Det finns två huvudregler när det gäller skärgeometri för plastbearbetning. Verktygsytor i kontakt med arbetsstycket bör vara polerade för att minska friktionen. Skäret bör också ge kontinuerliga spån. Positiva spånvinklar har i allmänhet den effekten men alltför stora kan de orsaka sprödbrott i plasten och spånen blir inte längre kontinuerliga.

Icke formändrande processer

Värmebehandling

Spänningsutjämnande uppvärmning

Används främst för amorfa termoplaster. Detaljen värms till en temperatur som ligger 10 - 15 °C under materialets glastemperatur. Detaljen kyls långsamt.

OBS! Stor risk för dimemsionsförändringar.

Ytbehandling

Lackning

Polymer är relativt svåra att lackera beroende på den låga ytspänningen hos materialen. Ytorna måste i princip alltid förbehandlas för att höja ytspänningen. Industriellt används plasma eller joniserande gas. För korta serier betning eller primning. De material som är enklast att lackera är kristallina termoplaster, beroende på hög tolerans mot lösningsmedel. Amorfa termoplast skall aldrig lackeras med lösningsmedelsbaserade lacksystem.

Metallisering

Metallisering går att utföra på flera plastmaterial. Bäst lämpar sig termoplaster, de allra bästa resultaten fås vid metallisering av ABS.

Sammanfogande processer

Fasta förband

Svetsning

Endast termoplaster är svetsbara!

Varmluftssvetsning utförs på samma sätt som vid gassvetsning. Lågan är varmluften och dessutom används tillsatsmaterial av samma typ som grundmaterialet.

Svetsning med varma verktyg. Spegelsvetsning är en typisk sådan svetsning. Exempel: 2 rörändar trycks mot en varm platta som snabbt tas bort när materialet flyter varvid ändarna pressar ihop och ger en bra fog.

Metoden passar till PE, PP och mjukgjord PVC.

Friktionssvetsning. Samma metod som för metaller. Den stora fördelen med metoden är att ingen luft får tillträde, vilket är bra t ex för PE och PA

Ultraljudssvetsning. Materialen måste ha samma låga smältpunkt och hög Emodul. Frekvensen är 20 kHz.

Högfrekvenssvetsning. Används ofta till folier. Strömmen mellan elektroderna som pressar ihop folien har en frekvens på 27 MHz. Mjuk PVC i bilklädslar svetsas automatiskt med högfrekvens

Limning

Plaster tillhör de mest svårlimmade materialen. På grund av att plaster har låg ytspänning och limmer består av plast, är det svårt att uppnå tillräckliga skillnader i ytspänning hos limmet och plasten.

Förutom problemen med vätning, försvåras limningen av att plaster vanligtvis är täta och glatta vilket försvårar mekanisk adhesion. Släppmedel, mjukgörare och lågmolekylära skikt är andra faktorer som försvårar limningen. För att limning av plast skall bli framgångsrik är det därför av stor betydelse att man har kunskap om det plastmaterial som skall limmas. Detta för att rätt förbehandlingsmetod och lim ska kunna väljas.

All limning av plast ska föregås av rengöring. Det är dock mycket viktigt att rätt rengöringsmetod väljs.

Lösningsmedel kan orsaka spänningssprickbildning eller upplösning av plasten. Detta måste också beaktas om limmet i fråga innehåller lösningsmedel. Vissa plaster kräver förutom rengöring, ytmodifierande åtgärder för att överhuvudtaget vara limbara.

Praktisk förbehandling består i regel av en kombination av nedanstående huvudtyper och den är naturligtvis beroende av vilken plast som skall limmas. Används fler än en av huvudtyperna skall behandlingen ske i nedanstående ordning.

Rengöring: Avlägsnar fett, smuts och eventuellt släppmedel

Uppruggning:

  • Ökar kontaktytan
  • Ökar möjligheten till mekanisk adhesion
  • Avlägsnar eventuellt lågmolekylärt skikt

Ytmodifiering: Ökar ytans fria ytenergi och förbättrar därigenom vätningen.

Det är viktigt att ha kunskap om det plastmaterial som ska limmas. Hos plaster som innehåller mjukgörare, kommer trots en ordentlig rengöring limmet att släppa. Anledningen är att mjukgöraren migrerar ut på ytan och lägger sig mellan lim och plast. Till dessa plaster måste därför antingen lim med mjukgörarspärr eller primer (exempelvis PMMAbaserad) användas. Formgods av polyamid har oftast ett lågmolekylärt skikt på ytan. Detta måste avlägsnas mekaniskt före limning. De plaster (PTFE, PE, PP) som har den lägsta ytspänningen måste före limning ytbehandlas för att erhålla ett ytskikt med högre ytenergi.

Limning av polymerer epoxy
Material
Förbehandling
Lim
Anmärkning
rengöring uppruggning yt- modifiering Epoxi- Pur- Cyano- akrylat- Kontakt- Losnings- medels-
Polyeten
X
X
X
X
X
 
 
 
Ytmodifiering absolut nödvändig
Polypropen
X
X
X
X
X
 
 
 
Ytmodifiering absolut nödvändig
Amorfa termoplaster
X
X
 
X
X
X
 
X
Risk för sprickbildning i kontakt med lösningsmedel. Rengöring med tensider och vatten
PTFE
X
 
X
X
X
 
 
 
Betas i betvätska innehållande metalliskt natrium
Kristallina termoplaster
X
X
X
X
X
X
 
 
 
Härdplaster
X
 
 
X
X
X
 
 
Oftast rel. lättlimmade
Gummi
X
X
X
X
X
X
X
 
Limmas med kontaktlim om flexibel fog eftersträvas. Vid limning med härdande är ytmodifiering nödvändig.

Lösbara förband

Dessa går i bland även under namnet fästelement, om de inte är integrerade i detaljen.
Fästelement räknas som maskinelement, och dessa tas inte upp som sådana i KonstruktörsLotsen.

Skruv

Det finns mängder av information om skruvförband i http://www.sfnskruv.se (extern länk).

Skruvförband kan åstadkommas på två sätt, dels genom montering av gängade metallinsatser i plasten, dels genom skruvning direkt i plasten.

Viktigt i detta sammanhang är att känna till plasternas relativt stora spänningsrelaxation. Skruvförband som skall dras med stort moment eller som utsätts för vibrationer skall alltid utgöras av metallinsatser. Om möjligt skall denna insats dras mot en bussning i metall på ett sätt som i ger ett förband med minimum av plast.

Montering av metallinsatser kan göras vid tillverkningen av plastprodukten främst vid formsprutning av termo- och härdplast samt vid formpressning av härdplast. Metoden kräver oftast en robot för att vara rationell och lämpar sig därför för långa serier. Ett alternativ vid kortare serier är eftermontering av gänginsatsen. Detta görs för termoplaster med ultraljud och för härdplaster genom limning.

Skruvning direkt i plasten skall endast göras för förband som skall kunna gängas i eller ur någon enstaka gång. Och vid låga påkänningar på förbandet.

Snäppen

Snäppförband är ett alternativ till skruvförband på inga krav finns på att kunna lossa förbandet. Det finns otaliga utformningar av snäppen, vilken utformning som skall väljas avgörs av frihet i utformning, tillverkningsbarhet och krav på monteringsrutinen.

Utformning av snäppförband skall göras på ett sådant sätt så att spänningarna i förbandet är så låga som möjligt, risken är annars att glapp uppstår på grund av relaxation i plastmaterialet.