CNC加工に最適なプラスチック選び：実践ガイド

CNC加工は、無数の企業が部品製造に利用する汎用性と効率性に優れたプロセスです。この高精度・高品質・高速の製造プロセスは、幅広い材料に対応できます。

金属、木材、複合材、プラスチックすべてが加工可能ですが、中でもプラスチックは最も一般的な材料の一つです。しかし、切削可能なプラスチックには多くの種類があり、どれを選べばよいのでしょうか？

簡単な答えはなく、さまざまな要因に依存します。この記事では、プラスチック加工時に考慮すべき特性と、最も一般的に使用されるプラスチックの例を説明します。

プラスチック選定時に考慮すべき4つの要因

CNC加工材料に関する記事で説明した通り、材料の物理的特性は被削性に影響します。したがって、ワークピースから得られる結果は材料によって異なります。

プラスチックの場合、ワークピースのサイズと形状が加工中や加工後に変化する可能性があります。したがって、設計エンジニアは材料特性を考慮して、設計の製造可能性を確保する必要があります。以下に、考慮すべき各要因を説明します。

#1 熱膨張と熱たわみ温度（HDT）

ほぼすべての材料は高温で膨張し、体積が増加します。CNC加工では、工具が材料に接触する際に熱が発生します。

プラスチックの場合、熱膨張係数が金属より大きいため、加工によるサイズ変化がより顕著に現れることがあります。

したがって、各プラスチックが加工時の熱入力にどう反応するかを理解することが重要です。また、プラスチックが受ける熱曝露の量も考慮する必要があります。これらの要因は、寸法公差を満たす能力に影響します。

さらに、材料の熱たわみ温度（HDT）は、高温曝露によって容易に変形し始める温度を示します。最終的な材料選定時には、部品が意図した用途に適しているかを確認するため、この点も考慮する必要があります。

#2 硬度と強度

特定のプラスチックの硬度と強度特性は、最終用途の要件に耐えられるかどうかを判断する上で重要ですが、これらの特性は加工時の材料挙動にも影響します。

材料の引張強度はチップ形成に影響し、最終的な表面仕上げに関わります。硬度もチップ形成に影響し、非常に軟らかい材料では、オペレーターが適切な対策を講じないと、食い込み（ガウジング）が発生する可能性があります。

さらに、材料の硬度と引張強度は、使用工具の摩耗寿命に影響することがあります。ただし、これは一般的に金属やセラミックスの加工においてより重要な考慮事項となります。

#3 吸湿性と化学反応

特定のプラスチックは、空気中やクーラントから水分を吸収したり、特定の化学物質によって悪影響を受けたりします。エアコン完備の部屋や密封袋での保管が必要な場合もあります。

水分と化学物質の影響により、材料の寸法が変化し、精密な公差を満たす能力に影響を及ぼす可能性があります。また、プラスチックの強度と安定性を全体的に低下させることさえあります。

#4 外観、透明性、光透過率

外観や光透過率などの関連特性が設計の重要な側面である場合、選択可能なプラスチック材料は限られます。さらに、粗い表面仕上げが光透過率や透明性に影響しないよう、加工プロセスに注意を払う必要があります。

CNC加工で使用されるトップ10プラスチック

上記の要因を踏まえると、どの切削可能プラスチックが最適で、それらの要因をどう材料選定に活かせばよいか、疑問に思われるかもしれません。

幸い、CNC加工プラスチックの用途は、医療、自動車、航空宇宙、軍事、電子機器、衣料、テクノロジー、さらには建設まで多岐にわたります。以下の表に、最も優れた切削可能プラスチック10種類をまとめました：

名称	化学名	説明	利点	欠点	用途
ABS	アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン	スチレンとアクリロニトリルを重合させて作られるターポリマー。	熱的・化学的安定性と良好な強度。	400℃以上に加熱すると有害になる可能性あり。	制御パネル、配管、キーボードなど。
アセタール/POM	ポリオキシメチレン	高硬度精密部品の製造に非常に適した熱可塑性樹脂。	低吸湿性、高耐薬品性、良好な電気抵抗率、高硬度。	酸加水分解と塩素による酸化に敏感。	機械ギア、ネジ、ボビン、電話機、テレビなど。
アクリル/PMMA	ポリ（メチルメタクリレート）	透明な熱可塑性樹脂。	透明性、引張および曲げ強度。	衝撃耐性が低い、耐熱性に限界あり、耐薬品性が低い。	光学レンズ、眼内レンズ、義歯など。
ナイロン/PA	ポリアミド	シルクのような熱可塑性樹脂で、溶融加工により多様な形状に成形可能。	良好な弾性、洗濯・染色可能、高耐熱性。	低吸収性、汚染問題、安定性に欠ける。	ワッシャー、ガスケット、ホイール、耐摩耗バリアなど。
PC/ポリカーボネート	ポリカーボネート	耐久性と高い衝撃耐性を持つ材料を生成する熱可塑性樹脂のグループ。	良好な剛性、高透明性、良好な耐熱性。	耐傷性が低く、膨張しやすい。	電子機器、屋根材、コンパクトディスク、自動車・航空機部品など。
PEEK	ポリエーテルエーテルケトン	いくつかの先進的エンジニアリング用途に有用な半結晶性有機熱可塑性樹脂。	非常に優れた強度、耐熱性、耐薬品性。	他のプラスチックに比べ高価、耐UV性が悪い。	航空宇宙・自動車部品、ポンプ、ベアリング、医療用インプラントなど。
PET	ポリエチレンテレフタレート	無色の半結晶性熱可塑性ポリマー樹脂。半剛性または剛性で、非常に軽量。	良好な強度と剛性、低吸湿性、完全リサイクル可能。	熱に敏感、HDTは中程度、成形性は中程度。	清涼飲料ボトル、太陽電池、冷凍食品トレイ、磁気テープなど。
PVC	ポリ塩化ビニル	硬質（RPVC）と軟質の形で利用可能な合成プラスチックポリマー。	良好な機械的強度と靭性、良好な耐薬品性。	耐熱安定性が悪い、溶融や火災曝露時に有毒ガスを発生する可能性あり。	窓枠、排水・給水パイプ、バルブ部品など。
HDPE	高密度ポリエチレン	エチレンから生成される熱可塑性ポリマー。	高強度・高剛性、低吸湿性、良好な耐薬品腐食性。	応力割れに敏感、酸化性酸に敏感、熱膨張大、高可燃性。	薬品タンク、食品用まな板、装具・義肢など。
FEP	フッ素化エチレンプロピレン	PTFEおよびPFA樹脂に類似した共重合体。高透明で耐日光性あり。	低摩擦係数、良好な応力割れ耐性、幅広い溶剤への耐薬品性。	応力に非常に敏感、強度に限界あり。	化学機器、食品加工機器、各種低摩擦部品。

 

この他にも多くの切削可能プラスチックがあります。異なる材料を使用されたい場合は、弊社サービスの専門家までお問い合わせください！

あなたのCNCプロジェクトに最適なプラスチックは？

お気づきの通り、CNC切削可能なプラスチックは多種多様です。しかし、あなたのプロジェクトに最適なのはどれでしょうか？

透明性を備えた強力なプラスチックをお探しなら、PC、アクリル、PETから選択肢を絞れますが、それらの熱的制約には注意が必要です。

優れた耐薬品性が必要なら、ABS、PEEK、POM、PVC、HDPE、FEPからのCNC加工が優れた選択肢となります。

結局のところ、部品に求める目標によります。どの材料があなたの用途に最適か判断に迷う場合は、弊社の専門家が的確なアドバイスを提供し、プロジェクトを成功に導きます！