Handleiding voor kunststoffen

Kunststof is veelzijdig en betaalbaar. Dankzij die eigenschappen is kunststof een geliefde keuze voor veel productieprocessen. Maar niet alle kunststoffen zijn gelijk. Wordt een verkeerd type kunststof gekozen, dan kan dat leiden tot slechte productprestaties, hogere productiekosten en een negatieve invloed op het milieu.

In deze handleiding bespreken we een aantal kunststoffen die vaak worden gebruikt in verschillende productieprocessen. Daarbij gaan we in op eigenschappen, kenmerken en andere belangrijke informatie. Deze kennis helpt je om steeds tot een weloverwogen keuze te komen. Daardoor verhoog je je efficiëntie, zowel qua kosten als tijd, en haal je een hoger succespercentage.

We richten ons hier voornamelijk op spuitgieten, hoewel we ook kort ingaan op kunststoffen die vaak worden gebruikt bij 3D printen en CNC frezen.

Bij spuitgieten worden uitsluitend kunststoffen gebruikt. Een van de voordelen is dat spuitgieten geschikt is voor een breed scala aan kunststoffen, waaronder thermoplasten, thermoharders en elastomeren. Hierdoor kunnen fabrikanten het beste materiaal voor de toepassing kiezen op basis van factoren zoals slagvastheid, slijtvastheid en kostenefficiëntie.

De volgende kunststoffen worden vaak gebruikt bij spuitgieten. We hebben ze gegroepeerd per categorie. Sommige kunststoffen behoren tot meerdere categorieën. Om het overzicht zo beknopt mogelijk te houden, hebben we een kunststof niet meerdere keren vermeld voor meerdere productieprocessen. Wel hebben we ons best gedaan om zoveel mogelijk eigenschappen te vermelden in de beschrijving van het materiaal.

Slagvastheid verwijst naar het vermogen van een materiaal om schade of vervorming te weerstaan wanneer het wordt blootgesteld aan een plotselinge, krachtige impact of schok. Een materiaal met een hoge slagvastheid kan de energie van een schok absorberen en verdelen, waardoor het risico op barsten, deuken of breken kleiner wordt. Dit is voor veel toepassingen belangrijk, zoals voor veiligheidsmateriaal, gebouwen en consumentengoederen. De volgende kunststoffen hebben een hoge slagvastheid.

ABS (acrylonitril-butadieen-styreen) wordt veel gebruikt bij de productie van consumptiegoederen en industriële producten. Het staat bekend om zijn slagvastheid, waardoor ABS een populaire keuze is voor toepassingen waarbij een materiaal bestand moet zijn tegen schokken en stoten. ABS biedt ook een goede maatvastheid en is gemakkelijk machinaal te bewerken. Dit maakt ABS geschikt voor toepassingen waarbij kleine toleranties vereist zijn. Het is ook bestand tegen chemicaliën, hitte en vocht en heeft een glanzend, glad oppervlak.

PS (polystyreen) heeft een goede maatvastheid en slagvastheid. Het wordt vaak gebruikt voor bijvoorbeeld speelgoed, verpakkingen en behuizingen voor elektronica. Polystyreen is een veelzijdig materiaal dat gemakkelijk in complexe vormen kan worden gegoten. De maatvastheid is te danken aan de lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor het minder snel kromtrekt of vervormt bij temperatuurschommelingen. PS is licht van gewicht, kosteneffectief en heeft een glad, glanzend oppervlak.

PVC (polyvinylchloride) wordt veel gebruikt in de bouw, gezondheidszorg en verpakkingsindustrie. PVC biedt een uitstekende schokbestendigheid, waardoor het een populaire keuze is voor toepassingen die duurzaamheid en sterkte vereisen. Het is licht, weerbestendig en brandvertragend, en daarom een goede keuze voor buitentoepassingen en bouwmaterialen. PVC kan gemakkelijk worden gevormd, geëxtrudeerd en gefabriceerd, waardoor het een kosteneffectief materiaal is voor verschillende toepassingen, zoals raamkozijnen, buizen en medische leidingen.

PE (polyethyleen) is een thermoplast die veel wordt gebruikt voor verschillende toepassingen vanwege zijn uitstekende chemische weerstand, lage vochtopname en goede schokbestendigheid. PE is verkrijgbaar in verschillende kwaliteiten. Zo is er polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) en polyethyleen met lage dichtheid (LDPE). HDPE staat bekend om zijn uitstekende stijfheid en slagvastheid, waardoor het een populaire keuze is voor toepassingen die een duurzaam materiaal vereisen. LDPE daarentegen is flexibeler en heeft een betere slagvastheid, waardoor het geschikt is voor toepassingen als plastic zakken en verpakkingsmateriaal.

Polycarbonaat (PC) is een duurzame en slagvaste thermoplast die vaak wordt gebruikt voor toepassingen die een hoge sterkte en optische helderheid vereisen. Polycarbonaat heeft een uitstekende slagvastheid, waardoor het geschikt is voor toepassingen als veiligheidsbrillen, auto-onderdelen en elektronische componenten. Het is licht van gewicht en bestand tegen hitte en chemicaliën, waardoor het een populaire keuze is voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, automotive en medische sector. Bovendien is polycarbonaat gemakkelijk te vervaardigen, kan het in complexe vormen worden gegoten en heeft het een glanzende, transparante oppervlakteafwerking.

Slijtvastheid in kunststof verwijst naar het vermogen van een kunststof om weerstand te bieden aan schade of slijtage als gevolg van wrijving of schuren. Kunststoffen met een hoge slijtvastheid zijn ideaal voor toepassingen waarbij ze voortdurend aan slijtage onderhevig zijn, zoals tandwielen, lagers en andere mechanische onderdelen.

POM (polyoxymethyleen) wordt vaak gebruikt voor toepassingen die stijfheid, hoge duurzaamheid en weerstand tegen slijtage vereisen, zoals tandwielen, lagers en andere mechanische onderdelen. Door de lage wrijvingscoëfficiënt is POM ook geschikt voor toepassingen die een hoge slijtvastheid vereisen, zoals transportbanden en glijdende componenten. Naast slijtvast is POM ook bestand tegen chemicaliën en vocht, en daarom geschikt voor industriële toepassingen.

PEEK (polyetheretherketone) heeft uitzonderlijke mechanische eigenschappen, zoals een hoge sterkte, stijfheid en slijtvastheid. Het wordt vaak gebruikt in toepassingen zoals lagers, bussen en tandwielen. Door de hoge temperatuurbestendigheid is PEEK ook geschikt voor gebruik in omgevingen met hoge temperaturen, zoals de lucht- en ruimtevaart en automotive. PEEK heeft verder een uitstekende chemische weerstand, evenals weerstand tegen straling en schuren.

UHMW (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene, ofwel polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht) staat bekend om zijn uitzonderlijke slijtvastheid en lage wrijvingscoëfficiënt. UHMW wordt vaak gebruikt voor toepassingen die een hoge duurzaamheid en slijtvastheid vereisen, zoals transportbanden, glijgoten en tandwielen. UHMW is licht van gewicht, slagvast en zelfsmerend, wat het geschikt maakt voor toepassingen waarbij lage wrijving en weinig geluid belangrijk zijn. UHMW is ook bestand tegen chemicaliën en vocht.

Maatvast verwijst naar het vermogen van een materiaal om zijn vorm en grootte te behouden wanneer het wordt blootgesteld aan schommelingen in temperatuur, luchtvochtigheid en andere omgevingsfactoren. Kunststoffen met een hoge maatvastheid zullen minder snel kromtrekken, vervormen of krimpen. Dit zijn ideale eigenschappen als precisie en nauwkeurigheid essentieel zijn, zoals bij de productie van elektronica, medische apparatuur en auto-onderdelen.

PBT (polybutyleentereftalaat) wordt vaak gebruikt voor elektronica- en automotive-toepassingen die kleine toleranties en hoge stabiliteit vereisen. PBT heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, wat betekent dat deze kunststof minder snel kromtrekt of vervormt bij temperatuurschommelingen. Het materiaal heeft goede elektrische eigenschappen en wordt vaak gebruikt om elektrische connectoren en behuizingen te maken. Het is bestand tegen agressieve omgevingen en herhaalde belasting, waardoor deze stof een populaire keuze is in bijvoorbeeld de lucht- en ruimtevaart, de medische sector en telecommunicatie.

PTFE (polytetrafluoroethyleen), algemeen bekend onder de merknaam Teflon, staat bekend om zijn lage thermische uitzettingscoëfficiënt en daardoor uitstekende maatvastheid. Dit betekent dat PTFE minimale dimensionale veranderingen ondergaat bij temperatuurschommelingen, wat het materiaal zeer goed bestand maakt tegen kromtrekken, krimpen of uitzetten onder verschillende temperatuuromstandigheden. De dimensionale stabiliteit van PTFE is gunstig voor toepassingen waarbij precisie en kleine toleranties vereist zijn, zoals mechanische componenten, pakkingen en afdichtingen. Het materiaal biedt een goede chemische weerstand en heeft goede antikleefeigenschappen, reden waarom PTFE vaak wordt gebruikt in de verpakkings- en voedselverwerkende industrie.

PPS (polyfenyleensulfide) biedt een uitstekende dimensionale stabiliteit. Het wordt vaak gebruikt voor toepassingen met hoge temperaturen en agressieve omgevingen, zoals voor auto- en luchtvaartonderdelen. PPS heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor deze stof minder snel kromtrekt of vervormt bij temperatuurschommelingen. Het heeft een uitstekende chemische weerstand en is zeer goed bestand tegen ‘kruip’ (langzame vervorming van een kunststof in de loop der tijd onder een constante belasting of spanning) en wordt vaak gebruikt in situaties waar andere kunststoffen het zouden begeven.

Chemische bestendigheid verwijst naar het vermogen van een materiaal om de schadelijke gevolgen van chemische stoffen, zoals corrosie of degradatie, te weerstaan bij blootstelling. Materialen met een hoge chemische bestendigheid zijn in staat om hun fysische en chemische eigenschappen te behouden wanneer ze in contact komen met chemische stoffen, en zonder die stoffen te verslechteren of ermee te reageren.

PP (polypropyleen) is een kostenefficiënte kunststof met een goede chemische weerstand, wat deze stof ideaal maakt voor gebruik in de chemische verwerking. De stof is licht en heeft goede mechanische eigenschappen, waardoor polypropyleen een populaire keuze is voor verpakkingen en wegwerpproducten. De goede vochtbestendigheid maakt deze stof geschikt voor bijvoorbeeld medische apparatuur en outdoor-artikelen.

PE (polyethyleen) wordt veel gebruikt in verpakkingen en wegwerpproducten vanwege de lage kosten en goede chemische bestendigheid. De stof is licht en heeft goede mechanische eigenschappen, waardoor polyethyleen een populaire keuze is voor outdoor-artikelen en speelgoed. Deze stof heeft een hoge vochtbestendigheid en wordt vaak gebruikt voor bijvoorbeeld medische apparatuur en waterleidingen.

HDPE (High Density-polyethyleen) is een thermoplastisch polymeer dat goed bestand is tegen chemicaliën en vaak wordt gebruikt voor speelgoed, producten voor het bereiden van voedsel en duurzame verpakkingen zoals shampooflessen. De stof is licht, goedkoop en heeft goede mechanische eigenschappen, waardoor het een populaire keuze is voor outdoor-artikelen.

PA (polyamide), algemeen bekend als nylon, heeft een goede chemische bestendigheid en goede mechanische eigenschappen. De chemische bestendigheid verschilt echter met de soort nylon die wordt gebruikt. Nylon wordt veel gebruikt voor toepassingen die taaiheid en duurzaamheid vereisen, zoals in de automotive en industrie. De stof is goed bestand tegen schuren en schokken. Zijn chemische bestendigheid maakt blootstelling aan agressieve chemische producten en oplosmiddelen mogelijk, waardoor nylon een ideale stof is in de chemische verwerking.

Met rubberachtig worden kwaliteiten bedoeld als elastisch, flexibel en veerkrachtig. Rubberachtige materialen kunnen uitrekken en buigen zonder te breken en kunnen na vervorming ook terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm.

TPE (thermoplastische elastomeren) is een verzameling kunststoffen die rubberachtige elasticiteit en flexibiliteit vertonen (TPU behoort hier ook toe). Ze worden vaak gebruikt voor toepassingen waarbij zacht aanvoelen en ergonomische eigenschappen belangrijk zijn, zoals in auto-interieurs en medische apparatuur. Thermoplastische elastomeren zijn ook bestand tegen weersinvloeden en chemicaliën, en worden daarom vaak gebruikt voor outdoor-toepassingen en in de chemische verwerking. Ze kunnen ook gemakkelijk in complexe vormen en texturen worden gegoten, waardoor ze een populaire keuze zijn voor consumentenproducten.

Silicone is een synthetisch polymeer dat vaak wordt gebruikt in toepassingen die duurzaamheid en flexibiliteit vereisen. Silicone is bestand tegen hitte, kou en chemicaliën en wordt vaak gebruikt in extreme omgevingen. Door de rubberachtige eigenschappen kan het gemakkelijk in complexe vormen worden gegoten. Het is niet giftig en hypoallergeen, waardoor het veilig kan worden gebruikt in medische en voedingsgerelateerde toepassingen.

In een kunststof verwijst kostenefficiëntie naar het vermogen van het materiaal om de gewenste prestaties en kwaliteit te leveren tegen redelijke kosten. Dit omvat factoren zoals grondstofkosten, verwerkingskosten, energieverbruik, afvalvermindering en duurzaamheid van het product. Een kostenefficiënt kunststofmateriaal zorgt voor een evenwicht tussen deze factoren en voldoet tegelijk aan de gewenste toepassingseisen.

PP is niet alleen kostenefficiënt, het heeft ook goede mechanische eigenschappen, waardoor het een populaire keuze is voor verpakkingen en wegwerpproducten. Het is licht van gewicht en heeft een goede chemische bestendigheid. PP heeft een lage dichtheid en is een betaalbare keuze voor producten die een groot volume aan materiaal vereisen, zoals flessen en verpakkingen.

HDPE (High Density-polyethyleen) heeft een uitstekende chemische bestendigheid en duurzaamheid en is geschikt voor toepassingen zoals buizen, containers en verpakkingen. De hoge sterkte-dichtheidsverhouding maakt deze stof een populaire keuze in de bouwsector voor producten als kunststof timmerhout en vlonders. HDPE is licht van gewicht, waardoor het een kosteneffectieve optie is voor producten die een grote hoeveelheid materiaal vereisen.

3D printen is mogelijk met allerlei materialen, waaronder kunststof, metaal en keramiek. Kunststof heeft echter een aantal belangrijke voordelen.

• Veelzijdigheid. Met kunststof kan een breed scala aan vormen, maten en texturen worden gemaakt.
• Duurzaamheid. De kunststof materialen die bij 3D printen worden gebruikt, zijn vaak duurzaam en bestand tegen verschillende omgevingsfactoren.
• Betaalbaarheid. De kunststof materialen die bij 3D printen worden gebruikt, zijn vaak voordeliger dan andere materialen zoals metaal of keramiek.
• Gewicht. Kunststof materialen zijn vaak licht van gewicht, waardoor ze ideaal zijn voor het maken van onderdelen die licht moeten zijn of voor toepassingen die mobiliteit vereisen.
• Aanpasbaarheid. Kunststof materialen kunnen eenvoudig worden aangepast om te voldoen aan specifieke toepassingsvereisten.

Hieronder staan vijf van de meest gebruikte kunststoffen voor 3D printen en hun eigenschappen.

• PLA (polymelkzuur, polyactide). Een biologisch afbreekbare kunststof gemaakt van hernieuwbare grondstoffen. PLA is gemakkelijk te printen, heeft een laag smeltpunt en vervormt nauwelijks. De stof is echter bros en heeft een lage hittebestendigheid.
• ABS. Een sterke en duurzame kunststof met een goede hittebestendigheid. Het wordt vaak gebruikt in auto-onderdelen en huishoudelijke artikelen. Het produceert echter sterke dampen tijdens het printen en vereist een verwarmd printbed.
• PETG (polyethyleentereftalaatglycol). Een sterke en flexibele kunststof met een goede slagvastheid. Het is voedselveilig en gemakkelijk om mee te printen. Deze stof kan echter gevoelig zijn voor draadvorming en vereist een hogere printtemperatuur.
• Nylon. Een sterke, flexibele kunststof met een hoge slijtvastheid. Nylon wordt vaak gebruikt in mechanische onderdelen en tandwielen. Nylon is echter moeilijk om mee te printen en vereist hoge temperaturen en speciale printcondities.
• TPU. Een flexibele, elastische kunststof met een goede slagvastheid. TPU wordt vaak gebruikt in telefoonhoesjes en schoenzolen. Deze kunststof kan echter moeilijk zijn om mee te printen vanwege de neiging om krom te trekken. Een lage printsnelheid is vereist.

Net als 3D printen is CNC frezen compatibel met een groot aantal materialen. Hier zijn enkele voordelen van het gebruik van kunststof bij CNC frezen.

• Veelzijdigheid. Kunststoffen kunnen worden bewerkt tot complexe vormen en afmetingen, wat ze geschikt maakt voor een groot aantal toepassingen.
• Gewicht. Kunststoffen zijn vaak lichter dan metalen, waardoor ze een goede keuze zijn voor toepassingen waarbij gewicht een rol speelt.
• Kostenefficiëntie. Kunststoffen zijn vaak goedkoper dan metalen, waardoor ze een kosteneffectieve optie zijn in de productie.
• Chemische bestendigheid. Kunststoffen zijn bestand tegen veel chemicaliën, waardoor ze geschikt zijn voor gebruik in veeleisende omgevingen.
• Elektrische isolatie. Sommige kunststoffen hebben uitstekende eigenschappen als het gaat om elektrische isolatie, waardoor ze ideaal zijn voor elektrische en elektronische toepassingen.

Hieronder staan vijf van de meestgebruikte kunststoffen voor CNC frezen en hun eigenschappen.

• POM. Door de goede maatvastheid, lage wrijving en uitstekende slijtvastheid is dit materiaal ideaal voor de productie van onderdelen met kleine toleranties, zoals tandwielen en lagers.
• PC. Transparant, met een uitstekende slagvastheid, weerstand tegen hoge temperaturen en goede elektrische isolatie. Dit materiaal wordt gebruikt in toepassingen die een hoge transparantie en duurzaamheid vereisen, zoals lenzen en veiligheidsbrillen.
• PMMA (acryl). Een transparante thermoplast met een goede slagvastheid, weersbestendigheid en optische helderheid. Dit materiaal wordt vaak gebruikt in displays, borden en verlichting.
• PE. Uitstekende chemische weerstand, lage wrijving en goede elektrische isolatie. Dit materiaal wordt vaak gebruikt in bijvoorbeeld verpakkingen en tanks, en in de chemische verwerking. -PA (nylon). Uitstekende sterkte, stijfheid en slijtvastheid. Dit materiaal wordt vaak gebruikt in toepassingen die hoge mechanische prestaties vereisen, zoals tandwielen, lagers en bussen.

Upload een CAD-bestand en ontvang een gratis prijsopgave en uitgebreide DFM-analyse.

Op onze website kom je meer te weten over spuitgieten, CNC frezen en 3D printen met kunststof. Of neem voor persoonlijk advies contact op met networksales@protolabs.com.