Muovi metallin tilalle: milloin se kannattaa?

Vaihto metallista muoviin voi keventää painoa ja vähentää huoltoa ja kustannuksia. Näin tunnistat, milloin vaihto kannattaa. Vaihdossa pitää katsoa koko käyttökohdetta, ei pelkkää materiaalin kilohintaa.

Miksi vaihtaa muoviin?

Muovi painaa vähemmän kuin metalli. Kohteissa, joissa painolla on väliä, kuten kuljetuksessa ja logistiikassa ja liikkuvissa koneenosissa, kevennys näkyy heti. Pienempi paino tarkoittaa pienempää energiankulutusta ja helpompaa käsittelyä.

Muovi ei ruostu. Kosteissa, kemiallisissa ja meriolosuhteissa muovi kestää siksi pidempään ja vaatii vähemmän huoltoa kuin teräs tai alumiini. PE-1000, PVDF ja PTFE ovat esimerkkejä materiaaleista, jotka kestävät ankaria olosuhteita.

Muovi vaimentaa myös melua ja tärinää. POM-hammaspyörät ja POM-laakeripesät käyvät hiljaisemmin kuin vastaavat metalliosat. Se parantaa työympäristöä ja voi vähentää äänieristyksen tarvetta.

Haitat, jotka kannattaa tietää

Muovi on jäykkyydeltään ja lujuudeltaan metallia heikompi korkeissa lämpötiloissa. Jos osa kantaa raskasta kuormaa lämpimässä, materiaali on valittava tarkasti, esimerkiksi PEEK tai lasikuituvahvisteinen PA6.

Muovilla on myös eri lämpölaajenemiskerroin, ja se voi muuttaa muotoaan pitkän kuormituksen alla. Ilmiötä kutsutaan virumiseksi. Siksi rakenne pitää sovittaa materiaalin ominaisuuksiin eikä vain kopioida metalliosasta.

Toinen rajoite on, ettei muovi johda lämpöä ja sähköä samalla tavalla kuin metalli. Joissakin kohteissa se on etu, toisissa haitta. Lämpöä johtavia muovilaatuja on olemassa, mutta ne eivät korvaa metallia kaikissa jäähdytyskohteissa.

Materiaalit, jotka usein korvaavat metallin

POM C ja POM-H korvaavat konepajassa usein messingin ja teräksen laakeripesissä, hammaspyörissä ja ketjupyörissä. PA6:sta tehdään kulutusosia ja pyöriä. PC korvaa lasin konesuojissa.

Ankariin olosuhteisiin sopivat PVDF, PTFE ja PEEK. Elintarvikekosketukseen on tarjolla elintarvikehyväksytyt laadut PE-HD:stä, PA6:sta ja POM:sta. Sähköä eristäviin osiin käytetään usein POM:ia, PA6:ta tai PE-HD:tä.

Ennen materiaalinvaihtoa kannattaa vertailla käyttöikää ja kustannuksia. Ota huomioon materiaalikustannus, työstö, huolto ja seisokit. Usein muovin kokonaiskustannus jää pienemmäksi, vaikka kilohinta olisi korkeampi.

Esimerkkejä onnistuneista vaihdoista

Tavallinen kohde on teräspyörien vaihtaminen nailonpyöriin teollisuusvaunuissa. Se keventää vaunua ja parantaa pyörien korroosionkestoa. Toinen esimerkki on messinkilaakeripesien vaihtaminen POM:iin, mikä vähentää sekä painoa että kitkaa.

Kuljettimissa PE-1000 korvaa teräksen ja vähentää kitkaa ja kulumista. Säiliöissä ja astioissa PVDF tai PTFE korvaa metallin, kun mukana on kemikaaleja.

Seuraavat askeleet

Harkitsetko vaihtoa metallista muoviin? Ota yhteyttä materiaaliasiantuntijoihimme ja pyydä neuvoja, katso valikoimamme materiaalit tai käytä VisualCutter-työkalua ja tilaa aihiot oikeissa mitoissa.

Laske kokonaiskustannus

Kun vertaat muovia ja metallia, katso muutakin kuin materiaalikustannusta. Laske mukaan työstö, asennus, huolto, seisokit ja logistiikka. Muoviosa voi olla ostohinnaltaan kalliimpi mutta halvempi ylläpitää.

Mieti myös käyttöikää juuri siinä ympäristössä. Ruostuva metalliosa voi vaatia tiheää vaihtoa, kun taas muoviosa kestää samassa ympäristössä pidempään.

Rakenteen sovittaminen

Materiaalinvaihto vaatii usein muutoksia rakenteeseen. Muovi ei kestä samoja rasituksia kuin metalli, joten seinämät voivat vaatia lisää paksuutta tai vahvikkeita. Rakenteen kannattaa hyödyntää muovin vahvuudet, kuten muotoiltavuus ja pieni kitka.

Ota suunnittelija ja materiaalitoimittaja mukaan jo varhain. Oikealla rakenteella muovi korvaa metallin ilman että toiminta kärsii.

Näin vaihdat metallista muoviin

Vaihto metallista muoviin alkaa kuorman, lämpötilan, ympäristön ja asennusvaatimusten arvioinnista. Vertaa nykyisen metalliosan mekaanisia ominaisuuksia mahdollisiin muovivaihtoehtoihin. Muista, että muovi voi tarvita suuremman poikkipinnan tai vahvikkeen kestääkseen saman kuorman.

Seuraavaksi osa suunnitellaan uudelleen muoville. Metalliosat on usein optimoitu metallin käyttäytymiselle, kun taas muoviosa hyötyy pyöristetyistä kulmista, tasaisesta seinämäpaksuudesta ja kitkaa vähentävistä pinnoista. Prototyyppi on hyvä tapa testata sopivuus ja toiminta ennen sarjatuotantoa.

Muista myös työkalu- ja tuotantokustannukset. Muovi keventää, vähentää korroosiovaurioita ja poistaa voitelun tarpeen. Usein osa voidaan valmistaa suoraan levystä sorvaamalla tai jyrsimällä ilman kalliita muotteja.

Muovi korvaa metallin, kun rakenne suunnitellaan uudelleen

Muovi korvaa metallin monessa kohteessa: paino putoaa, korroosionkesto paranee ja huoltoa tarvitaan vähemmän. Materiaalivalinta ja rakenne ratkaisevat, onnistuuko vaihto.

Vertaa ominaisuudet, suunnittele osa uudelleen ja teetä prototyyppi. Ota yhteyttä, jos haluat pohtia, voiko teidän metalliosanne korvata muovilla.

Usein kysyttyä

Voiko kaikki metalliosat korvata muovilla? Ei voi. Hyvin korkeisiin lämpötiloihin tai äärimmäiseen mekaaniseen kuormaan joutuvat osat vaativat edelleen metallia.

Onko muovi aina metallia halvempaa? Ei aina. Muovin kokonaiskustannus voi jäädä pienemmäksi keveyden ja vähäisemmän huollon ansiosta, mutta itse materiaali ei aina ole halvempaa.

Tarvitaanko uudet piirustukset? Kyllä. Muoviosa pitää usein suunnitella uudelleen muovin ominaisuuksien mukaan eikä vain kopioida metalliosasta.