Memilih material yang tepat untuk proyek pemesinan CNC Anda

Pemesinan Computer Numerical Control (CNC) adalah proses manufaktur tradisional yang serbaguna dan berpresisi tinggi yang ideal untuk produksi komponen kompleks dengan volume sedang hingga tinggi. Pemesinan CNC adalah proses subtraktif, artinya mesin memotong blok material yang solid untuk membuat bagian yang sudah jadi — daripada menyimpan material secara bertahap, seperti yang terlihat dalam metode pembuatan aditif. Dengan pemesinan CNC, produsen dapat dengan cepat menghasilkan prototipe dan suku cadang yang tahan lama untuk aplikasi tertentu.

Pemilihan material adalah bagian yang sangat penting dari setiap proses manufaktur, tetapi insinyur dan tim produk harus sangat rajin dalam memilih material untuk pemesinan CNC. Karena proses ini kompatibel dengan berbagai macam bahan — dari logam hingga fiberglass hingga kayu — mudah untuk salah memilih bahan yang cukup untuk proyek tetapi bukan yang paling cocok. Dalam artikel ini, kita akan menyentuh pertimbangan utama untuk pemilihan material permesinan CNC dan memberikan ikhtisar tentang beberapa opsi umum.

Pertimbangan utama untuk memilih material mesin CNC

Sebelum masuk ke rincian pemilihan material, tim produk harus terlebih dahulu mengambil stok persyaratan proyek mereka. Mulailah dengan mempertimbangkan empat pertanyaan berikut:

1. Bagaimana bagian itu akan digunakan?

Insinyur harus mempertimbangkan penggunaan akhir bagian mereka dan di mana akan digunakan, karena faktor-faktor ini akan berdampak signifikan pada pemilihan material. Misalnya, baja tahan karat dan baja karbon keduanya cocok untuk pemesinan CNC, tetapi hanya baja tahan karat yang tahan korosi secara alami. Memilih jenis baja yang salah di sini akan membahayakan umur panjang suatu bagian. FDA, FAA, serta peraturan khusus industri apa pun juga harus menjadi perhatian utama.

2. Apakah berat badan penting?

Jika suku cadang harus ringan — persyaratan umum saat manufaktur untuk aplikasi otomotif dan luar angkasa — ada banyak pilihan logam berdensitas rendah yang tersedia. Produsen mungkin juga mempertimbangkan untuk menggunakan plastik seperti ABS untuk menjaga berat badan tetap rendah jika mereka bersedia mengorbankan kekuatan.

3. Apakah bagian tersebut memerlukan kekuatan tinggi atau tahan panas?

Kekuatan dapat diukur dengan berbagai cara (kekuatan tarik, ketahanan aus, dll.), jadi insinyur harus menentukan jenis kekuatan apa — dan sejauh mana hal itu penting — diperlukan untuk bagian mereka. Parameter ini akan mempengaruhi ukuran kumpulan bahan yang layak. Demikian pula, persyaratan suhu akan mengecualikan bahan tertentu dari awal. Insinyur juga harus memikirkan apakah bagian mereka akan terkena suhu yang berfluktuasi, karena hampir semua bahan memuai atau menyusut sebagai respons terhadap perubahan suhu.

4. Berapa anggaran proyek?

Biaya bahan hampir selalu mempengaruhi pemilihan bahan. Tujuan sebagian besar tim produk adalah memilih bahan yang memaksimalkan sifat dan kinerja bahan yang diinginkan sambil meminimalkan pengeluaran. Biaya material sangat penting dalam hal pemesinan CNC karena proses ini menghasilkan material sisa dalam jumlah yang relatif besar. Beberapa bahan — seperti logam khusus — sangat mahal, yang dapat berdampak besar pada efisiensi biaya keseluruhan proyek, dengan mempertimbangkan keluaran bahan bekas. Insinyur harus hati-hati mengevaluasi anggaran mereka sebelum membuat keputusan akhir.

5 bahan mesin CNC umum

Karena bahan apa pun — logam atau plastik — yang cukup keras untuk pemesinan dapat digunakan untuk manufaktur CNC, tim produk dimanjakan dengan banyak pilihan. Daftar singkat ini memberikan gambaran singkat tentang beberapa bahan yang paling umum digunakan dalam manufaktur CNC saat ini.

1. Aluminium

Paduan aluminium mudah dikerjakan dalam volume besar, memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik, dan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Mereka juga secara alami tahan terhadap korosi. Aluminium 6061 adalah paduan aluminium serba guna yang sering digunakan untuk pemesinan CNC. Ini biasanya ditemukan di suku cadang otomotif, suku cadang sepeda, barang olahraga, dan barang rekreasi lainnya. Bahan ini sangat mudah dikerjakan; Namun, itu bisa lebih mahal daripada logam lain dan tidak tahan dengan baik di hadapan air asin atau bahan kimia tertentu. Aluminium 7075 merupakan peningkatan dari 6061. Ideal untuk rangka luar angkasa dan peralatan rekreasi berperforma tinggi, ini adalah paduan aluminium terkuat yang tersedia secara komersial.

2. Baja tahan karat

Paduan baja tahan karat kuat dan tahan terhadap distorsi, keausan, dan korosi. Baja tahan karat 303 mengandung belerang untuk meningkatkan kemampuan mesin, tetapi bahan ini memiliki sejumlah keterbatasan yang harus diingat oleh para insinyur.

303 tidak dapat dibentuk dengan dingin, diberi perlakuan panas, atau dilas, dan perhatian khusus harus diberikan pada kecepatan/pengumpanan dan ketajaman pahat potong selama pembuatan CNC. Meskipun demikian, 303 menghasilkan mur, baut, fitting, poros, dan roda gigi non-marine yang sangat baik.

Baja tahan karat 304 adalah baja serba guna non-magnetik untuk pemesinan CNC yang dikenal karena ketangguhannya. Ini mudah dikerjakan dan tahan korosi seperti 303, tetapi bisa dilas. 304 sangat cocok untuk berbagai aplikasi konsumen dan industri, aksesori dapur, tangki dan pipa, arsitektur, dan banyak lagi. Baja tahan karat 316 bahkan lebih tahan korosi daripada 304 atau 303 berkat penambahan molibdenum. Ini kuat, dapat dilas, dan salah satu dari sedikit baja tahan karat kelas laut.

Karena tidak mungkin untuk membedakan baja tahan karat dengan melihat saja, para insinyur harus memastikan untuk menguji bahan mentah untuk memastikan karakteristik baja yang mereka gunakan.

3. Baja karbon

Baja karbon 1045 adalah baja karbon kelas ringan. Pabrikan sering membuat mesin dengan bahan ini karena lebih murah daripada kebanyakan baja tahan karat tetapi lebih kuat dan lebih keras. 1045 mudah dikerjakan dengan mesin, dapat dilas, dan dapat dikeraskan atau diberi perlakuan panas untuk mencapai berbagai kekerasan.

Bahan ini sangat ideal untuk mur, baut, roda gigi, poros, batang penghubung, dan bagian mekanis kecil lainnya yang kuat. 1045 juga dapat digunakan untuk aplikasi arsitektur, tetapi harus dirawat permukaannya untuk mencegah karat dan korosi.

4. Titanium

Dikenal karena kekuatannya yang tinggi, ketangguhan, dan ketahanan terhadap korosi, titanium sering digunakan untuk memproduksi suku cadang untuk aplikasi luar angkasa, militer, dan industri yang paling menuntut. Bahan ini juga biokompatibel dan cocok untuk digunakan dalam pembuatan perangkat medis.

Namun, titanium lebih mahal daripada logam lain dalam bentuk komersialnya, tidak memoles dengan baik, dan merupakan konduktor listrik yang buruk. Insinyur juga harus menyadari bahwa titanium sulit untuk dikerjakan, dan membutuhkan pemotong khusus.

5. nilon

Nylon adalah termoplastik serba guna dengan gesekan rendah yang sering digunakan sebagai alternatif logam pada suku cadang yang dibuat dengan CNC. Bahan ini kaku, kuat, tahan benturan, tahan bahan kimia, tetapi sangat elastis. Nylon merespons aditif dan pengisi dengan baik, sehingga para insinyur dapat dengan bebas memanipulasi bahan ini untuk mencapai sifat yang diinginkan.

Aplikasi populer untuk nilon termasuk cetakan listrik, komponen sistem bahan bakar, roda gigi, kemasan makanan, kain, dan banyak lagi. Namun, nilon mudah menyerap kelembapan, yang dapat berdampak negatif pada stabilitas dimensi suatu bagian.

Dapatkan saran ahli tentang pemilihan bahan

Ini bukan daftar yang lengkap, tetapi jelas untuk melihat bahwa permesinan CNC adalah proses manufaktur yang sangat serbaguna yang memerlukan evaluasi menyeluruh terhadap persyaratan proyek untuk memilih bahan yang paling cocok untuk bagian yang dimaksud. Namun, mencapai keseimbangan ideal antara biaya, kualitas, dan waktu dapat menjadi tantangan.

Dengan mitra manufaktur on-demand tepercaya seperti Fast Radius, pemilihan material menjadi mudah. Pakar manufaktur kami memiliki pengalaman bertahun-tahun dalam membimbing tim produk melalui seluruh pengembangan produk dan proses produksi, dimulai dengan desain dan pemilihan material. Mari kita buat sesuatu yang luar biasa bersama — hubungi kami untuk memulai.

Untuk pertimbangan dan panduan utama lainnya dalam memilih bahan yang tepat untuk berbagai proses manufaktur, lihat artikel terbaru lainnya di pusat pembelajaran Radius Cepat.