هزاران نوع پلاستیک در بازار وجود دارد که می‌توان از آن‌ها برای نمونه سازی‌های اولیه و تولید در حجم پایین استفاده کرد. انتخاب پلاستیک مناسب برای یک محصول خاص به ویژه برای مخترعان و کارآفرینانی که در ابتدای راه قرار دارند، می‌تواند چالش برانگیز باشد.
هنگام انتخاب باید هر ماده را با توجه هزینه، استحکام، انعطاف‌پذیری و خصوصیات سطح، سبک سنگین کرد. همچنین علاوه بر محصول نهایی، خصوصیات محیطی را نیز باید در نظر گرفت.
به طور کلی، دوام بالاتر از ویژگی‌های پلاستیک‌های مهندسی‌ساز است که امنیت فرآیند تولید را تصمین می‌کنند. همچنین می‌توان با انجام اصلاحاتی استحکام برخی پلاستیک‌ها را بهبود بخشید و ضربه‌پذیری و مقاومت آن‌ها در برابر حرارت را بالا برد. در اینجا با توجه به کاربرد محصول نهایی مورد نظر به مرور مواد پلاستیکی مختلف می‌پردازیم.
قطعات مکانیکی
نایلون یا پلی‌آمید (PA) یکی از رایج‌ترین رزین‌ها برای ساخت قطعات مکانیکی است. هنگامی که پلی‌آمید با مولیبدن مخلوط میشود سطحی لغزنده به وجود می‌آید که حرکت را آسان می‌کند.
با این حال، استفاده از مجموعه‌ای از چرخ دنده‌های نایلونی در جوار هم امکان پذیر نیست، زیرا پلاستیک‌های مشابه به هم می‌چسبند.
پلی‌آمید در برابر سایش بسیار مقاوم است و خواص مکانیکی مناسبی در دمای بالا دارد. نایلون رشته‌ای برای چاپ پلاستیکی به صورت سه بعدی ایده‌آل است، اما در طول زمان آب را به خود جذب می‌کند.
پلی اکسی متیلن (POM) یک گزینه عالی برای قطعات مکانیکی است. پلی اکسی متیلن یک نوع رزین استال است که برای ساخت فیلم پلاستیکی Dupont’s Delrin استفاده میشود.
Dupont’s Delrin یک پلاستیک با ارزش برای ساخت انواع چرخ دنده، پیچ، چرخ و موارد دیگر به شمار می‌رود. POM دارای استحکام خمشی و کششی بالا، همچنین استحکام و سختی مناسب است. با این حال، POM به وسیله آلکالاین‌ها ، کلر و آب گرم تخریب میشود و پیوند آن به سختی صورت می‌گیرد.
بهترین ماده برای تهیه ظروف پلاستیکی پلی‌پروپیلن (PP) است. به علت مقاومت در برابر حرارت، پلی‌پروپیلن برای تولید ظروف ذخیره‌سازی مواد غذایی استفاده میشود. روغن‌ها و حلال‌ها در آن نفوذ نمی‌کنند و مواد شیمیایی را از خود عبور نمی‌دهد، به همین دلیل گزینه مناسبی برای نگهداری مواد غذایی به شمار می‌رود.
علاوه بر این پلی‌پروپیلن در برابر ضربه مقاوم است، استحکام بالایی دارد و به راحتی قابلیت خم شدن دارد. برای تولید لوله‌ها و شلنگ‌ها نیز می‌توان از پلی پروپیلن استفاده کرد.
گزینه دیگر پلی‌اتیلن (PE) است. رایج‌ترین پلاستیک جهان، استحکام و سختی پایینی دارد و معمولا به رنگ سفید شیری عرضه میشود. این پلاستیک برای بسته بندی دارو، ظروف شیر و مواد شوینده مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلی‌اتیلن در برابر مواد شیمیایی مختلف بسیار مقاوم است، اما نقطه ذوب پایینی دارد.
اگر برای تولید محصولی به مقاومت بالا در برابر ضربه، شکستگی و پارگی نیاز باشد، آکریلونیتریل بوتادین استایرن ABS ماده مورد نظر است. ABS وزن پایینی دارد و با افزودن الیاف شیشه تقویت میشود. از استایرن بسیار گرانتر است، اما به علت سختی و استحکام بالا، از استایرن دوام بیشتری دارد. ABS برای مدل سازی رسوبده سه بعدی نمونه‌های اولیه محصول استفاده میشود.
ویژگی‌های خاص ABS آن را تبدیل به گزینه‌ای مناسب برای تولید گجت‌های پوشیدنی مانند ساعت‌ها و مچ‌بند‌های هوشمند کرده است.
کمپانی Star Rapid به سفارش کمپانی E3design با رزین سیاه رنگ آکریلونیتریل بوتادین استایرن و پلی‌بی‌کربنات ABS/PC قاب ساعت هوشمند به روش
قالبگیری تزریقی
تولید کرده است. انتخاب این ماده منجر به تولید تجهیزاتی به نسبت سبک و در عین حال مقاوم در برابر ضربه‌های ناگهانی (مانند برخورد تصادفی ساعت با سطوح سخت) میشود.
برای تولید محصولی با دوام و مقاوم در برابر ضربه، پلی‌استایرن با ضربه پذیری بالا (HIPS) انتخاب مناسبی است. این ماده برای تولید جعبه‌های سخت مخصوص نگهداری ابزار آلات به کار می‌رود. HIPS از نظر اقتصادی یک ماده مقرون به صرفه است اما دشمن محیط زیست است.
بسیاری از پروژه‌های ریخته‌گری تزریقی به رزین‌های نرم و دارای خصوصیت الاستیکی لاستیک نیاز دارند. با توجه به اینکه پلی‌اورتان ترموپلاستیک (TPU) برای رسیدن به انعطاف پذیری بالا، عملکرد مناسب در دمای پایین و همچنین دوام بالا، با فرمول‌های متنوعی عرضه میشود، یک گزینه عالی برای رسیدن به این هدف به شمار می‌رود. TPU همچنین در ساخت ابزار آلات برقی، چرخ‌های کستر (چرخ‌های کوچک مورد استفاده در مبلمان) ، عایق کابل برق و کالاهای ورزشی استفاده میشود.
از آنجا که این ماده در برابر حلال مقاوم است و به دلیل مقاومت بالا در برابر سایش و مقاومت برشی مناسب در بسیاری از محیط‌های صنعتی یافت شود.
با این حال، توانایی بالای این ماده در جذب رطوبت از اتمسفر، استفاده از آن در فرآیند تولید را دشوار می‌کند. در فرآیند تولید به روش اورملد (over-molding)، لاستیک گرمانرم (TPR) مورد استفاده قرار می‌گیرد که ارزان است و برای تولید گیربکس لاستیکی استفاده میشود.
قطعات شفاف
اگر قطعه تولیدی به لنزهای شفاف و یا پنجره نیاز داشته باشد، اکریلیک (PMMA) بهترین گزینه است. این ماده به دلیل سختی و مقاومت در برابر سایش، برای ایجاد پنجره‌هایی مانند پلکسی گلاس استفاده میشود.
PMMA همچنین دارای قابلیت جلاپذیری بالا، و استحکام کششی مناسب است و تولید انبوه آن صرفه اقتصادی دارد. با این حال، از نظر مقاومت در برابر مواد شیمیایی و ضربه پذیری از پلی‌کربنات (PC) ضعیف‌تر است.
در صورتیکه ماده‌ای با استحکام بالاتر مورد نیاز باشد، پلی‌کربنات با دوام‌تر از PMMA است و خواص اپتیکی عالی دارد که آن را برای تولید لنزها و پنجره‌های ضد گلوله مناسب می‌سازد. پلی‌کربنات همچنین به راحتی خم شده و در دمای اتاق بدون شکسته شدن شکل می‌گیرد.
این ماده برای تولید نمونه‌های اولیه مناسب است، زیرا برای شکل دادن به آن نیازی به ماشین آلات گرانقیمت تزریق نیست.
پلی‌کربنات از اکریلیک گرانتر است و اگر برای مدت طولانی در معرض آب گرم قرار بگیرد مواد شیمیایی مضرر از خود متصاعد می‌کند بنابراین برای نگهداری مواد غذایی مناسب نیست. با توجه به مقاومت در برابر ضربه و خراشیدگی، PC برای تولید محصولات مختلف ایده‌آل است.
این مطلب مروری مختصر بر برخی از پلاستیک‌های متداول برای تولید است. اکثر این مواد می‌توانند با الیاف شیشه‌ای مختلف، تثبیت کننده‌های UV، روان‌کننده‌ها و یا رزین‌های دیگر برای دستیابی به خواص مهندسی خاص بر اساس نیاز پروژه و فرآیند تولیدی مورد استفاده قرار گیرند، چه در قالبگیری تزریقی، ریخته‌گری خلاء یا چاپ سه بعدی.