Viele Branchen benötigen transparente Kunststoffteile, wie z Kfz-Leuchten, Lichtleiter usw. Polycarbonat und Acryl sind beliebte Materialien zur Herstellung optischer und transparenter Teile. Allerdings kann die Wahl zwischen Polycarbonat und Acryl für Ihr CNC-Projekt eine Herausforderung sein, da die beiden Materialien ähnliche Eigenschaften haben. Daher ist das Verständnis der einzigartigen Eigenschaften dieser Materialien für das Endergebnis Ihres CNC-Projekts von entscheidender Bedeutung. In diesem Artikel behandeln wir alles, was Sie über die CNC-Bearbeitung von Acryl und Polycarbonat wissen müssen, damit Sie das beste Material für Ihr CNC-Projekt auswählen können.
Acryl, auch bekannt als Plexiglas oder Polymethylmethacrylat (PMMA), und Polycarbonat sind leichte, klare Thermoplaste, die CNC-bearbeitet werden, um klare Teile herzustellen. Acryl ist für seine Festigkeit und Klarheit bekannt und stellt somit eine ausgezeichnete Alternative zu Standardglas dar, während Polycarbonat sehr zäh und schlagfest ist und es somit zu einem idealen Material für Anwendungen macht, die Transparenz und längere Haltbarkeit erfordern, wie zum Beispiel Sicherheitsglas.
Während Acryl (PMMA) und Polycarbonat in vielerlei Hinsicht ähnlich sind, gibt es einige wichtige Unterschiede zwischen diesen beiden gängigen Materialien, die dazu führen können, dass ein Material für eine bestimmte Anwendung besser ist als das andere oder den CNC-Bearbeitungsprozess und damit die Durchlaufzeit und die Kosten beeinflussen .
CNC-Bearbeitung von Acryl und Polycarbonat: Was Sie wissen müssen
CNC-Bearbeitung von Acryl, In der Regel ist es besser, gegossenes Acryl als extrudiertes Acryl zu wählen, da letzteres bei der Bearbeitung eher reißt oder absplittert. Dies bedeutet, dass Werkzeugwegstrategien manchmal sorgfältig ausgewählt werden müssen, um eine Teilefragmentierung zu vermeiden. Da Acryl nicht sehr hitzebeständig ist, müssen scharfe Schneidwerkzeuge verwendet werden, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Der niedrige Schmelzpunkt von Acryl bedeutet, dass bei der Bearbeitung auch niedrigere Schnittvorschübe als bei anderen Kunststoffen verwendet werden müssen, da höhere Vorschübe mehr Reibung und Hitze erzeugen und das Teil beschädigen können. Bei Bedarf kann Acryl vor der Verarbeitung im Kühlschrank aufbewahrt werden, damit es möglichst kühl bleibt.
CNC-Bearbeitung von Polycarbonat.Polycarbonat ist zäh und schlagfest und eignet sich daher besser für die maschinelle Bearbeitung, insbesondere für das CNC-Fräsen. Allerdings ist die Schärfe des Schneidwerkzeugs bei der CNC-Bearbeitung von Polycarbonat immer noch wichtig, da die Polycarbonatplatte schmelzen kann, wenn bei der CNC-Bearbeitung zu viel Hitze erzeugt wird. Da Polycarbonat weniger spröde als Acryl ist, lässt es sich tendenziell einfacher CNC-bearbeiten und ermöglicht standardmäßigere Werkzeugwegstrategien. Darüber hinaus können aufgrund des höheren Betriebstemperaturbereichs aggressivere Strategien eingesetzt werden, die weniger wahrscheinlich Probleme verursachen, was möglicherweise Zeit und Geld spart.
Acryl- und Polycarbonatanwendungen
Sowohl Acryl als auch Polycarbonat sind leicht, verarbeitbar und verfügen über einzigartige Eigenschaften, die sie für eine Reihe von Anwendungen in allen Branchen geeignet machen.
Acryl ist ein beliebtes Material in der Automobil-, Bau- und Luft- und Raumfahrtindustrie und wird häufig in Gegenständen wie Trockenboxen, Linsen, Strahlenschutzschilden und Exsikkatoren verwendet. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner Klarheit, Festigkeit und hohen Schlagfestigkeit ein hervorragender Ersatz für Glas und wird häufig in Gewächshäusern, Aquarien, Terrarien, Sicherheitsbarrieren und mehr verwendet.
Polycarbonat, ist wie Acryl in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Bauindustrie beliebt, aber aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und starken Dimensionsstabilität ist es in der medizinischen Industrie sehr beliebt, wo CNC-Polycarbonatteile einer begrenzten Autoklaven- und Strahlungssterilisation standhalten. Zu den häufigeren Anwendungen gehört Polycarbonat in Verkaufsdisplays, Gesichtsschutzschilden, im Bauwesen, durchsichtigen Verteilern, kugelsicheren Fenstern und vielem mehr.
Vor- und Nachteile der Verwendung von CNC-Acryl zur Herstellung von Teilen
Acryl hat eine Reihe positiver Eigenschaften, darunter:
Klarheit: Acryl lässt bis zu 92 % des Lichts durch und ist dadurch transparenter als einige Glasarten und die meisten anderen Thermoplaste. Es kann auch ohne Einbußen bei der Transparenz getönt werden, es können jedoch auch undurchsichtigere Acrylteile hergestellt werden. Darüber hinaus weist es bei Formulierung mit UV-Stabilisatoren eine bessere Beständigkeit gegen UV-Strahlung auf und funktioniert im Temperaturbereich von 40–80 °C.
Stärke: Acryl ist stärker und schlagfester als Glas. Die meisten Acrylsorten sind vier- bis achtmal stärker als Glas.
Umweltbeständigkeit: Acryl ist von Natur aus beständig gegen Kratzer, Witterungseinflüsse und UV-Strahlung und eignet sich daher ideal für Anwendungen im Außenbereich.
Chemische Resistenz: Acryl ist beständig gegen viele Chemikalien, darunter Laugen, Waschmittel, Reiniger und verdünnte Mineralsäuren.
Hygroskopizität: Acryl hat eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme, wodurch es seine Größe behält, wenn es im Freien verwendet wird.
Verträglichkeit mit Beschichtungen: Acrylteile können mit Antistatik-, Hardcoat- oder Blendschutzschichten beschichtet werden, um ihre Oberflächenqualität zu verbessern, ihre Lebensdauer zu verlängern und sicherzustellen, dass sie spezifischen Anforderungen entsprechen.
Erschwinglich: Trotz seiner Festigkeit, Haltbarkeit und Klarheit ist Acryl relativ kostengünstig herzustellen und zu verarbeiten. Im Vergleich dazu ist Polycarbonat etwa 35 – 40 % teurer.
Farbe: Acryl ist in verschiedenen Farben erhältlich.
Nachteile von Acryl
Die CNC-Bearbeitung von Acryl ist nicht ohne Nachteile. Wie bereits erwähnt, ist Acryl anfälliger für Risse und Absplitterungen als Polycarbonat und etwas schwieriger zu verarbeiten, da es seine strukturelle Integrität verliert und bei Temperaturen über 160 °C zu schmelzen beginnt. Beim Entwerfen von Acrylteilen für die CNC-Bearbeitung müssen Sie den relativ niedrigen Schmelzpunkt berücksichtigen, da sich das Material dadurch während der Herstellung leichter verformen lässt. Um das Risiko des Schmelzens zu vermeiden und eine hochwertige Oberflächengüte zu erzielen, ist es wichtig, die richtige Vorschubgeschwindigkeit und Durchgangstiefe zu verwenden. Um Rattern zu reduzieren und qualitativ hochwertige Schnitte zu erzielen, sollten Acrylteile außerdem mit Fräsern bearbeitet werden, die kurze Spannutenlängen und Schnitttiefen haben, die etwa der Hälfte des Bohrerdurchmessers entsprechen.
Der Verwendungszweck Ihres Produkts bestimmt auch, ob Acryl die beste Wahl für Ihr CNC-Projekt ist. Die sehr hohe Biokompatibilität von Acryl macht es beispielsweise zu einer guten Wahl für Knochenimplantate, Zahnprothesen oder andere Anwendungen mit Hautkontakt; Ebenso ist es aufgrund seiner Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse, UV-Strahlung und Kratzer ideal für Teile im Außenbereich geeignet. Andererseits ist Acryl möglicherweise nicht die beste Wahl für Lebensmittelbehälter, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie z. B. Spülmaschinen oder Mikrowellenherde, da Acrylteile ihre Abmessungen nur bis zu 149 °C (65 °F) behalten, wo bei eins Punkt, an dem sie anfangen, weicher zu werden.
Vor- und Nachteile von CNC-Teilen zur Herstellung von Polycarbonat
Zu den Vorteilen der Verwendung von Polycarbonat gehören:
Klarheit: Polycarbonat ist ein von Natur aus transparenter Thermoplast mit einer Lichtdurchlässigkeit von 88 % und kann Licht genauso effektiv durchlassen wie Glas, was es ideal für Linsen, Beleuchtung und Panzerglas macht. Polycarbonat kann wie Acryl eingefärbt werden, ohne dass die Klarheit darunter leidet.
abwechslungsreich: Es gibt mehrere Polycarbonatformulierungen auf dem Markt, darunter glasgefüllte und FDA-konforme Varianten, sodass Sie eine finden können, die den Anforderungen Ihres CNC-Projekts entspricht.
Festigkeit und Schlagfestigkeit: Polycarbonat hat eine etwa 200-mal höhere Zugfestigkeit als Glas und ist äußerst schlagfest. Daher wird es häufig in Panzerglas und Schutzausrüstung verwendet.
Schrumpfung und Dimensionsstabilität: Polycarbonat behält unter den meisten Bedingungen seine Abmessungen und weist eine geringe Schrumpfung von 0.6 – 0.9 % auf.
Umweltbeständigkeit: Polycarbonat ist von Natur aus beständig gegen UV-Strahlung und hält wechselnden Luftfeuchtigkeiten und schwankenden Temperaturen stand, was es zu einem hervorragenden Material für Außenanwendungen und Brillen macht.
Chemische Resistenz: Polycarbonat ist beständig gegen eine Vielzahl von Chemikalien, darunter verdünnte Säuren, Öle, Wachse, aliphatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Fette.
Hygroskopizität: Polycarbonat ist etwas weniger hygroskopisch als Acryl.
Verträglichkeit mit Beschichtungen: Polycarbonat-Komponenten können wie Acryl mit Antistatik-, Hardcoat- und Blendschutzbeschichtungen beschichtet werden. Polycarbonat ist außerdem UV- und Antibeschlag-kompatibel.
Hohe Bearbeitbarkeit: Da Polycarbonat sehr langlebig und hitzebeständig ist, lässt es sich leichter bearbeiten als Acryl.
Während Polycarbonat viele Vorteile bietet, gibt es bei der Verwendung von Polycarbonat in CNC-Bearbeitungsprojekten auch einige Nachteile, darunter hohe Kosten und die Tendenz zur Dellenbildung. Da Polycarbonat leicht zerkratzt, ist eine Nachbearbeitung eher erforderlich, was noch dadurch erschwert wird, dass für Polycarbonatteile nur bestimmte Nachbearbeitungsverfahren wie Dampfpolieren und Beschichten geeignet sind. Darüber hinaus weist PC eine durchschnittliche Witterungsbeständigkeit, jedoch keine UV-Beständigkeit auf.
Außerdem ist zu beachten, dass Polycarbonatteile in dickeren Abschnitten auch anfällig für Dellen oder Hohlräume sind. Um dies zu verhindern, ist es am besten, dickere Komponenten in kleinere, dünnere Teile zu zerlegen, die später zusammengebaut werden können.
Veredelungsoptionen aus Acryl und Polycarbonat
Für Acryl und Polycarbonat stehen zahlreiche Veredelungsoptionen zur Verfügung, von denen einige dazu beitragen können, Teile optisch und ästhetisch auf Endanwendungen vorzubereiten und sogar die Klarheit zu verbessern:
Nachbearbeitete Oberflächenbehandlung: Die standardmäßige und wirtschaftlichste Oberflächenbehandlung „post-machined“ oder „post-milled“ bedeutet keine zusätzliche Nachbearbeitung des Teils. Die bearbeiteten Teile weisen eine genaue Maßhaltigkeit auf und stellen möglicherweise eine schnellere und kostengünstigere Herstellungsoption dar. In einigen Fällen können bearbeitete Teile kleine, aber sichtbare Werkzeugspuren, Schönheitsfehler oder Kratzer auf der Oberfläche aufweisen.
Sandstrahlen: Sandstrahlen ist eine wirtschaftliche Methode zur Oberflächenvorbereitung, die ein einheitliches Erscheinungsbild erzeugt, dazu neigt, eine matte oder seidenmatte Oberfläche zu hinterlassen, und Werkzeugspuren und Oberflächenfehler wirksam entfernt.
Dampfpolieren: Bei dieser Veredelungsmöglichkeit werden matte oder undurchsichtige Oberflächen mithilfe von Lösungsmitteldampf in glatte, hochglänzende oder optisch klare Oberflächen umgewandelt. Dampfpolieren wird häufig bei Teilen eingesetzt, bei denen raue Oberflächen nicht akzeptabel sind oder bei denen es auf Klarheit ankommt.
Die bearbeitete Oberfläche von Acryl- und Polycarbonatteilen ist bei ausreichender Sorgfalt beim Schneiden normalerweise durchscheinend, kann jedoch nahezu undurchsichtig werden, wenn das Material geschmolzen wird. Wenn es zum Schmelzen kommt, kann die Oberflächenundurchsichtigkeit durch Nachbearbeitungsoptionen wie Dampfpolieren behoben werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die CNC-bearbeitete Oberfläche von Acryl- und Polycarbonatteilen nicht optisch klar ist. Bei Verwendung von Diamantwerkzeugen ist es zwar möglich, optische Klarheit zu erreichen, dies muss jedoch während des Angebotsprozesses ausdrücklich angefragt werden, da dies Auswirkungen hat optische Klarheit. Deutlich erhöhte Kosten.
CNC-Bearbeitbarkeit von Acryl und Polycarbonat
Beim Design von CNC-gefrästen Acrylteilen ist wegen der größeren Gefahr von Spannungsrissen besondere Vorsicht geboten. Aus diesem Grund werden scharfe Schneidwerkzeuge empfohlen, um ein Schmelzen des Acryls oder die Entstehung von Rissen zu vermeiden; Obwohl Hartmetallmesser deutlich günstiger sind, erzielen Diamantmesser die beste Oberflächengüte. Es ist auch notwendig, eine relativ hohe Vorschubgeschwindigkeit zu verwenden, um zu verhindern, dass das Acryl schmilzt. Beachten Sie jedoch, dass eine zu hohe Vorschubgeschwindigkeit zu extrem hohem Schnittdruck und Bruch führen kann.
Während sich Polycarbonat aufgrund seiner Steifigkeit, Zähigkeit, Haltbarkeit und seines höheren Schmelzpunkts im Allgemeinen besser für die CNC-Bearbeitung eignet, besteht der Nachteil darin, dass Polycarbonat nicht so transparent ist wie Acryl. Wenn Sie jedoch Spezialteile wie Schutzausrüstung, Sicherungskästen oder große, robuste Komponenten herstellen müssen, ist Transparenz möglicherweise kein Problem. Wenn Sie hingegen ein Produkt entwerfen, bei dem Transparenz oberste Priorität hat, kann sich die CNC-Bearbeitung von Acryl lohnen.
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Die Wahl des richtigen Materials für Ihr Fertigungsprojekt kann den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg ausmachen. Obwohl wir die Vor- und Nachteile von Acryl und Polycarbonat untersucht haben, sollten Sie bedenken, dass dies nicht Ihre einzigen Optionen sind. Viele CNC-Bearbeitungsmaterialien sind möglicherweise mit dem Design und der beabsichtigten Anwendung Ihres Teils kompatibel, und die Auswahl des richtigen Materials kann ein komplexer Prozess sein.
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Schlussfolgerung
Im Vergleich zu Acryl bietet CNC-gefrästes Polycarbonat einzigartige Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen erforderlich sind, was diese Materialien zu einem idealen Ersatz für Glas macht. In diesem Artikel werden die Unterschiede in den Materialeigenschaften, Anwendungen, Verarbeitungs- und Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten verglichen. Die Bestimmung des perfekten Materials für Ihr Produkt hängt jedoch von Ihren Bedürfnissen ab.