仔细看看材料属性

写道:Protolabs.|发布:05/21

当您设计一个部分时,其大部分功能将取决于其形状,尺寸,墙壁厚度,连接点的位置等的明显因素,等等。不太明显,但同样重要的是将其模塑,机加工或3D印刷的材料的特性(切割,弯曲,形状等)。

设计是在宏观层面完成的;材料特性通常在分子水平下控制。在设计过程中,您开始考虑材料及其性质,您的成品设计更加有效和经济。这个提示旨在帮助您早期评估。它提供了四种一般材料属性类别的概述(金属和塑料),在选择下一零件设计时要记住的一些主要考虑因素,以及一些经常被忽视的设计问题需要考虑。


摩托车的空气净化器是一种部件的一个很好的例子,必须平衡多种材料特性,例如耐热性,强度和灵活性。

为什么材料选择很重要

物质选择 - 金属或塑料 - 可以简单,几乎偶然或复杂,对部件性能至关重要。例如,您想为设计用于室内使用的设备进行外壳。大量的塑料壳不特别热或电攻击,没有极端的机械要求,因此可以在相对良性的环境中起作用,例如您的家庭房。大多数这些部件可以由ABS,聚碳酸酯(PC)或ABS / PC混合物制成。

另一方面,考虑摩托车的空气净化器的外壳。这将需要定期打开和关闭以进行过滤器更换。作为该功能的一部分,它可以采用活铰链或集成的弹簧夹。它必须通过飞行碎片,从发动机,紫外线辐射,来自太阳的紫外线,来自各种来源的水分,以及来自燃料和清洁化学品的化学暴露的液体。找到此应用程序的合适材料可能会采用研究和迭代原型。

智能手机的组件可能更具挑战性。它们的功能可以包括从热量,电绝缘,选择性通道和无线信号阻塞的耗散和保护,以及其壳体,防止重复滴。这种复杂的设计的每个组件具有非常特殊的要求,而且反过来需要具体的材料属性。因此,材料选择性问题。

有效的材料选择始于清楚地了解完整设备或装配的功能。接下来,您必须识别整体操作中特定部分的功能。在有多种考虑因素的地方,你想要优先考虑,将“必须留下”从“不错”中分开。例如,在手持设备中是“必须具有”的平滑化妆品表面可能是玻璃填充材料的强度以满足强度要求的次要考虑。可能考虑的列表很长,但通常会落入这四类:机械,物理,热和电气材料特性。

导航材料属性

机械的
机械性能是材料在施加各种力时表现出的性能。这些包括拉伸和抗压强度,柔韧性和硬度等特征。


对于塑料。塑料的机械性能从聚丙烯的柔韧性变化,从玻璃填充尼龙的刚性刚性的聚丙烯的柔韧性变化。

对于金属。相比之下,金属是相对刚性的。例如,各种类型的钢比铝更硬。


身体的
物理性质是材料的化妆品特性及其对化学物质或辐射的反应。这些包括密度和耐化学腐蚀和紫外线崩溃。它们还可以包括颜色和表面纹理等化妆品问题。


对于塑料。塑料的物理性质将很大差异。例如,氨基甲酸酯可能是潮湿环境的差,而3D印刷塑料由立体刻录如果暴露于紫外线,将变脆。

对于金属。类似地,金属将在其耐受化学暴露的耐受性中变化。在金属中,不锈钢将是许多潜在的腐蚀性环境的明显选择,但在传热等其他地区将出现短路。

热的
热性质是管理材料对温度响应的物质。它们是否可能通过暴露于热量而变形或变形,或者响应寒冷而变脆?这些材料是否容易导致热量或绝缘?影响部分的温度可以是环境,或者可以由部件操作的组件产生。


对于塑料。热响应可以是选择塑料的主要问题。虽然有机硅是烤箱的理想选择,但许多塑料可以在夏日的封闭式汽车的热量损坏。

对于金属。虽然金属通常可以容忍比许多塑料更高的热量,但是镍铬“超合金”,如Inconel,可以耐受高达700摄氏度的温度,使其适用于火箭发动机部件。在较低的苛刻作用中,铝可以是散热器的理想材料,而不锈钢不会。

电气
电特性地址特性,如电导率,电阻和电感。


对于塑料。塑料的电气性质差异很大。这在像智能手机这样的紧凑型器件中可能是至关重要的,其中电流和信号必须被隔离,以防止失真或在其用于诊断或治疗的强电流或磁场的医疗器件中。

对于金属。类似地,电导率在金属之间变化。铜通常是我们的电导率的首选,但铝的电导率提供良好的导电性,同时降低成本,如果电导率不重要,则降低成本并提高腐蚀的抵抗力。

经常被忽视的材料考虑因素

许多设计师都有一些“Go-to”的材料,除非那些有明显的缺点。如果材料满足需求,价格是正确的,这很好。但在某些情况下,您可能会放弃您可以使用一系列研究的好处。或者您可能会发现在属性搜索中发出的原型中的问题,减慢了您的开发过程。或者可能您可以以较低的价格满足需求,这可能会在更长的生产中加起来。这里有些例子:

您可能认为热量或UV损坏在设计用于室内使用的产品中无关。但是如果它在阳光下或闭合的车里遗漏会发生什么?

您是否预期了所有形式的化学照射?您的小印刷品可能会警告某些化学品,但更具弹性的材料可以防止用户不满。

您是否考虑过全场条件?可以在引擎盖下保护汽车成分,但必须处理累积的热量,而类似的摩托车部分可以面对完全相反的条件。

组件年龄如何?它是一次性吗?可更换的?永恒的?

密度是考虑因素吗?一些运动部件可能受益于亮度,而其他运动部件需要重量才能正常运行。

尺寸和力量可互换。由更强的材料制成的较薄部分可以节省空间。使用更少的材料可以弥补每单位体积的更高成本。

完成不仅仅是一种美容问题。质地等因素对人体工程学来说至关重要。

合适的材料可以帮助解决设计问题。例如,内置弹簧夹或生活铰链可以消除对连接器的需求。

热量可能是许多产品中的问题。足球赛事分析万博c精心设计的散热器由右塑料或塑料制成,可以有效地从关键区域移动热量。

有关其他帮助,请随时与我们联系+44(0)1952 683047或cheuduservice@protolabs.co.uk.。为了获得今天开始的下一个设计项目,只需在小时内上传3D CAD模型即可为交互式报价。