Stampaggio PEEK e PPS: plastica al posto del metallo

Spesso, sorprendentemente, meno.

Quando ha senso sostituire il metallo?

Quando il pezzo metallico che c'è oggi nasce da lavorazione meccanica: tornito, fresato, poi magari trattato e rettificato. Lì lo stampaggio cambia l'economia — un ciclo da 40 secondi contro minuti di macchina utensile — e il polimero aggiunge quello che il metallo non ha: niente corrosione, niente lubrificazione, meno peso, isolamento elettrico.

I casi tipici: boccole e sedi valvola, giranti di pompe per fluidi aggressivi, isolatori che vedono temperatura, componenti di connettori ad alta frequenza in PPS.

Come si comportano quando li stampi?

Sono intervalli di riferimento del settore: sul singolo pezzo si affinano in campionatura.

Cosa chiedono a stampo e pressa?

Qui sta la selezione naturale dei fornitori. Uno stampo a 180 °C non si termoregola ad acqua: serve il circuito a olio diatermico o le resistenze a cartuccia, con l'isolamento termico fra stampo e piani pressa. L'acciaio va scelto per lavorare caldo e, coi gradi caricati — il PPS praticamente esiste solo GF40 — per reggere l'abrasione del vetro. Il cilindro della pressa deve arrivare a 400 °C senza degradare il materiale nelle zone morte.

Sono investimenti di attrezzatura e di esperienza: la finestra di processo è più stretta, e ogni errore costa 60 euro al chilo.

Quando è la scelta sbagliata?

• Quando basta meno. Un PBT o un nylon caricato coprono 120-150 °C continui a un decimo del prezzo: il PEEK comprato «per stare tranquilli» è il modo più caro che esista di stare tranquilli.
• Pezzi grandi e pieni: a 60-90 €/kg il volume del pezzo È il preventivo. Il PEEK ha senso su pezzi piccoli e densi di funzione.
• Serie enormi a basso margine: il materiale non scende di prezzo con i volumi quanto scende tutto il resto.

Il dato nostro

Sui progetti in PEEK che arrivano, la conversazione più utile è quasi sempre la prima: il pezzo va davvero fatto tutto in PEEK? Spesso la funzione ad alta temperatura sta in una zona sola, e il progetto giusto è due componenti — uno in PEEK piccolo, uno in tecnopolimero normale — assemblati. Il conto cambia di un ordine di grandezza, e la funzione resta.

Il PEEK si può lavorare a macchina dopo lo stampaggio?

Sì, e su piccole quantità è spesso la strada giusta: si parte da un semilavorato — barra o piastra — e si asporta. Nessuno stampo da costruire, tempi corti, e per dieci o cinquanta pezzi il conto vince quasi sempre.

Lo stampaggio diventa conveniente quando i volumi salgono e la geometria è complessa: sopra qualche migliaio di pezzi l'ammortamento dello stampo si spalma e il tempo ciclo batte qualunque lavorazione meccanica. Il punto di pareggio si calcola come per qualsiasi tecnologia, con lo stesso ragionamento di stampo a iniezione o stampa 3D — solo con numeri più alti da entrambe le parti.

C'è anche una via di mezzo che usiamo spesso: stampare la geometria di base e riprendere a macchina le sole quote critiche, quando la tolleranza richiesta è più stretta di quanto un semicristallino possa garantire da solo.

Cosa serve per avere un preventivo sensato?

La temperatura massima continua e di picco, l'ambiente chimico, il carico meccanico, e il disegno del pezzo metallico che si vuole sostituire, se esiste: è il riferimento più concreto per capire se la conversione conviene. Il costo dello stampo va letto insieme al risparmio sul ciclo di vita: è lì che questi materiali vincono o perdono. In Meccanica P&B valutiamo le conversioni metallo-plastica partendo dal pezzo, non dal materiale: a volte la risposta è il PEEK, a volte è un caricato da un decimo del prezzo.

Approfondimenti collegati

• La guida ai caricati vetro — il PPS esiste in pratica solo GF40: vale tutto anche qui.
• Come si sceglie l'acciaio — a 200 °C di stampo l'acciaio lavora a caldo.
• Stampaggio del PBT — l'alternativa a un decimo del prezzo, fino a 140 °C.
• Quanto costa uno stampo a iniezione — qui il conto va fatto sul ciclo di vita, non sul granulo.