Su nuevo producto está terminado. La carcasa está hecha de un plástico duro, hermoso y brillante. Se siente sólido y rígido. Parece un artículo de alta calidad. Luego, la primera vez que un cliente lo deja caer, se rompe.
El cliente está enojado. La reputación de su marca está dañada. Tiene un costoso problema de garantía en sus manos. ¿Cómo sucedió esto? Usted eligió un plástico "duro" específicamente por su resistencia.
La verdad es que cayó en una de las trampas más comunes en la selección de materiales. Confundió dureza con tenacidad. Esta guía es una investigación forense sobre por qué los plásticos duros se rompen y cómo elegir uno que no lo haga.
contenido:
La escena del crimen: una promesa rota
La investigación: dureza vs. tenacidad
Los sospechosos habituales: plásticos duros pero frágiles comunes
Los héroes: plásticos duros Y tenaces
Diseñando para la resistencia: el papel del fabricante
La escena del crimen: una promesa rota
La promesa de un plástico duro es una sensación de calidad. Resiste rayones. Es rígido y no se flexiona. Esta rigidez puede hacer que un producto se sienta sustancial y bien hecho.
Pero esta promesa se rompe en el momento en que el producto se somete a un impacto repentino. Un control remoto que se desliza de su mano. Un juguete de niño lanzado contra una pared. Una pieza de equipaje maltratada en el aeropuerto.
Si se eligió el tipo incorrecto de plástico duro , el resultado es una falla catastrófica. Una grieta. Una rotura. Un producto roto. La misma dureza que lo hacía sentir bien, también lo hizo frágil.
La investigación: dureza vs. tenacidad
Para entender por qué sucede esto, debemos entender la diferencia entre dos conceptos clave propiedades del plástico: dureza y tenacidad.
La dureza es una medida de la resistencia de un material a la indentación superficial o al rayado. Un diamante es extremadamente duro.
La tenacidad es una medida de la capacidad de un material para absorber energía y deformarse sin romperse. Un neumático de automóvil es extremadamente tenaz.
A menudo, estas dos propiedades están en oposición. Un material muy duro suele ser muy "frágil" (lo opuesto a tenaz). Sus moléculas están rígidamente bloqueadas en su lugar. Cuando comienza una grieta, no hay nada que la detenga. Atraviesa el material instantáneamente. Esto es lo que sucede cuando el vidrio se rompe.
Un material tenaz tiene una estructura interna diferente. Sus moléculas pueden moverse y estirarse. Están entrelazadas. Cuando comienza una grieta, estas cadenas entrelazadas absorben la energía y evitan que la grieta se propague. El material puede abollarse o deformarse, pero no se rompe.
Los sospechosos habituales: plásticos duros pero frágiles comunes
Algunos de los plásticos más comunes que entran en la categoría "duro pero frágil" son materiales que ves todos los días.
El poliestireno de uso general (GPPS) es un candidato principal. Es cristalino y muy rígido. Se utiliza para fabricar estuches de CD y cubiertos desechables. Y como todos sabemos, se rompen muy fácilmente.
El acrílico (PMMA) es otro. Es hermosamente transparente y muy resistente a los arañazos, por lo que se utiliza como sustituto del vidrio. Pero tiene una baja resistencia al impacto. Un golpe fuerte puede agrietarlo fácilmente.
Elegir estos materiales para un producto que necesita ser duradero es un error de diseño fundamental.
Los héroes: plásticos duros Y tenaces
El objetivo de la mayoría de los diseñadores de productos es encontrar un material que sea duro y tenaz. Estos son los héroes del mundo de los polímeros.
El ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) es un ejemplo fantástico. Es duro y rígido, lo que da a los productos una sensación sólida. Pero también contiene caucho de butadieno en su estructura química. Esto le proporciona una excelente tenacidad y resistencia al impacto. Es el equilibrio perfecto para la mayoría de los productos electrónicos de consumo.
El policarbonato (PC) es otro héroe. Es un plástico transparente extremadamente tenaz. Tiene una increíble resistencia al impacto. Por eso se utiliza para cascos de motocicleta, gafas de seguridad y otros productos donde la protección contra impactos es cuestión de vida o muerte.
Incluso una lámina de plástico rígido puede ser difícil. Una lámina de PET-G, por ejemplo, es rígida pero también muy resistente al impacto, lo que la convierte en una excelente opción para protectores de máquinas.
Diseñando para la resistencia: el papel del fabricante
La elección del material es crítica. Pero un buen diseño también puede marcar una gran diferencia.
Incluso un plástico resistente puede volverse quebradizo si el diseño es malo. La causa número uno de falla es la concentración de tensiones. Una esquina interna afilada en una pieza de plástico es un punto débil. Es un "iniciador de grietas" microscópico."
Un socio de fabricación profesional detectará esto en su diseño. Durante la revisión de DFM (Diseño para Fabricabilidad), un ingeniero experimentado recomendará agregar un radio suave (un filete) a todas las esquinas internas. Este simple cambio distribuye la tensión sobre un área más grande. Puede aumentar drásticamente la resistencia real de su pieza.
Esta retroalimentación experta es uno de los servicios más valiosos que puede obtener. Es la asociación que convierte un diseño potencialmente frágil en un producto robusto y confiable. Se trata de elegir el material correcto y luego tratarlo con respeto.
