Polycarbonat (PC) wurde erstmals 1898 von Alfred Einhorn an der Universität München entdeckt. Erst 1953 erhielt Bayer das erste Patent zur Herstellung von Polycarbonat und nannte es „Makrolon“. Seitdem ist Polycarbonat (PC) ein immer beliebteres Material in der Fertigung. Heute werden weltweit jedes Jahr etwa 2.7 Millionen Tonnen Polycarbonat produziert. Im Laufe der Jahre haben verschiedene Unternehmen unterschiedliche Polycarbonatformulierungen entwickelt, sodass mehrere industrielle Polycarbonatqualitäten zur Auswahl stehen. Einige Formen enthalten mehr Glasfaserverstärkung, während andere Zusätze wie UV-Stabilisatoren zum Schutz vor längerer Sonneneinstrahlung enthalten.
Polycarbonat (PC) ist ein amorpher technischer Thermoplast, d. h. es neigt dazu, vor dem Schmelzen weich zu werden und hat keinen festen Schmelzpunkt. Hersteller verarbeiten Polycarbonat zu schwarzen oder klaren Platten und Stäben. Seine Klarheit, Bruchfestigkeit und sein geringes Gewicht machen es zu einer hervorragenden Alternative zu Glas. Im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen wie Acryl ist PC (Polycarbonat) stoßfest und bietet gleichzeitig optische Klarheit, UV-Beständigkeit und eine überdurchschnittlich hohe Temperaturbeständigkeit. Polycarbonat (PC) ist das Material der Wahl für Teile, die Klarheit und Schlagfestigkeit erfordern. Allerdings führt die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat allein nicht zu optisch klaren Teilen, sodass eine weitere Nachbearbeitung erforderlich ist.
Polycarbonat (PC) ist aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften, darunter gute Schlagzähigkeit, Härte, Zähigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit, ein idealer Kunststoff für die CNC-Bearbeitung und lässt sich leicht verarbeiten. CNC-bearbeitete PC-Produkte werden häufig in der Halbleiter-, Maschinen-, Transport-, Elektronik-, Optik-, Automobil-, Medizin- und anderen Industriezweigen eingesetzt.
AN-Prototype nutzt CNC-Bearbeitungstechniken wie Fräsen , Drehen und Bohren zur Verarbeitung von Polycarbonat in Form von schwarzen oder transparenten Platten und Stäben. Unsere CNC-Anlagen und -Geräte sind so modern, dass Bedienungsfehler und Vibrationen während der Bearbeitung minimiert werden. Dies ermöglicht uns die Herstellung von PC-Komponenten mit gleichbleibender Qualität und Präzision. AN-Prototype bietet vier Qualitäten von CNC-bearbeitetem Polycarbonat an:
- Schwarz
- Löschen
- lichtdurchlässig
- 20 % glasgefüllt
Wie wird Polycarbonat (PC) hergestellt?
Jedes Unternehmen stellt Polycarbonat etwas anders her, aber Polycarbonatmaterialien werden traditionell durch die Polykondensationsreaktion von Bisphenol A und Phosgen hergestellt. Da Phosgen jedoch hochgiftig ist, sind viele Unternehmen dazu übergegangen, Diphenylcarbonat anstelle von Phosgen zu verwenden.
Unabhängig von der Verwendung von Phosgen oder Diphenylcarbonat ist es zur Polymerisation erforderlich, die Natriumhydroxidlösung von Bisphenol A mit der Phosgen- oder Diphenylcarbonatlösung in einem organischen Lösungsmittel zu mischen. Bei der Bildung von Polycarbonat liegt es zunächst in flüssigem Zustand vor. Die Lösung wird verdampft, um Partikel zu bilden, oder es muss Ethanol zugegeben werden, um festes Polymer auszufällen.
Polycarbonat wird nach der Herstellung üblicherweise in Stangen-, Zylinder- oder Plattenform verkauft und findet in verschiedenen Fertigungsprozessen Anwendung. Es eignet sich für Thermoformen, Extrusion und Blasformen, wird aber am häufigsten für die CNC-Bearbeitung und das Spritzgießen verwendet. Da Polycarbonat ein thermoplastischer Kunststoff ist, kann es geschmolzen, abgekühlt und wieder erhitzt werden, ohne zu verbrennen oder sich wesentlich zu zersetzen. Dies macht es zu einem idealen Material für das Spritzgießen.
Beim Spritzgießen muss Polycarbonat bei hohen Temperaturen verarbeitet und mit hohem Druck in die Form eingespritzt werden, da Polycarbonat sehr viskos ist. Die Schmelzetemperatur sollte zwischen 280 °C und 320 °C und die Formtemperatur zwischen 80 °C und 100 °C liegen. Diese Werte können jedoch je nach verwendeter Polycarbonatsorte variieren. Hochtemperatur-Polycarbonat erfordert beispielsweise Schmelzetemperaturen zwischen 310 °C und 340 °C und Formtemperaturen zwischen 100 °C und 150 °C, während PC-ABS (Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol) die Schmelzetemperatur der Mischung nur benötigt Die Temperatur liegt zwischen 240 °C und 280 °C und die Formtemperatur kann zwischen 70 °C und 100 °C betragen.
Eigenschaften und mechanische Spezifikationen von Polycarbonatmaterialien
Während es Polycarbonat in verschiedenen Qualitäten gibt, von denen jede ihr eigenes Molekulargewicht, ihre eigene Struktur und ihre eigenen Eigenschaften hat, gibt es einige Dinge, die alle Polycarbonate gemeinsam haben.
Polycarbonate sind bekannt für ihre Robustheit und hohe Schlagfestigkeit. Daher werden sie häufig in Anwendungen eingesetzt, die Zuverlässigkeit und hohe Leistung erfordern. Trotz seiner Robustheit und Festigkeit ist Polycarbonat leicht und ermöglicht so im Vergleich zu anderen Materialien vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten.
Polycarbonat ist zudem sehr hitze- und feuerbeständig. Es bleibt bis zu einer Temperatur von 140 °C formstabil, wodurch Polycarbonatteile wiederholter Sterilisation standhalten. Darüber hinaus weist Polycarbonat eine Lichtdurchlässigkeit von über 90 Prozent und eine gute chemische Beständigkeit gegenüber verdünnten Säuren, Ölen, Fetten, aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Alkoholen auf.
Die Eigenschaften von Polycarbonat hängen von seiner Molekülmasse und Struktur ab, daher ist jedes Material etwas anders. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, was Sie erwarten können, finden Sie hier einige typische Hauptmerkmale und Spezifikationen:
- Spezifisches Gewicht: 1.21
- Schmelztemperatur: 295 – 315°C
- Formtemperatur: 70 – 95°C
- Wärmeformbeständigkeit: 137°C bei 0.45 MPa
- Zugfestigkeit: 61 MPa
- Biegefestigkeit: 90 MPa
- Schrumpfung: 0.5 – 0.7 %
- Rockwell-Härte: 118R
Wie Sie sehen, hat die Herstellung von Polycarbonat viele Vorteile. Es gibt jedoch ein paar Dinge, die Sie wissen müssen, bevor Sie dieses Material für Ihr Projekt auswählen. Beispielsweise können seine mechanischen Eigenschaften nach längerer Einwirkung von Wasser über 60 °C nachlassen. Darüber hinaus ist Polycarbonat anfällig für Kratzer, teurer in der Herstellung als viele andere Materialien und anfällig für verdünnte Laugen sowie aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe. Darüber hinaus können Polycarbonatformulierungen ohne UV-Stabilisatoren manchmal mit der Zeit gelb werden, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden.
Ist die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat einfach?
Im Vergleich zu anderen Kunststoffen wie Acryl oder PVC lässt sich Polycarbonat relativ einfach CNC-bearbeiten. Polycarbonat ist mit gängigen CNC-Bearbeitungstechniken wie CNC-Fräsen, CNC-Drehen, Bohren und Sägen kompatibel. Es ist jedoch zu beachten, dass die Bearbeitbarkeit von Polycarbonat je nach Materialqualität und verwendeten Bearbeitungsparametern variieren kann. Beispielsweise können einige Polycarbonatsorten spröder sein als andere und erfordern möglicherweise andere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe, um Risse oder Absplitterungen zu vermeiden. Die CNC-Bearbeitung von PC (Polycarbonat) ist eine beliebte Fertigungsmethode zur Herstellung von Präzisions-PC-Kunststoffteilen. Polycarbonat kann mit Standard-Schneidwerkzeugen wie Schaftfräsern und Bohrern und geeigneten Bearbeitungsparametern, einschließlich Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe, CNC-bearbeitet werden. Wie bei jedem Bearbeitungsprozess ist es wichtig, das richtige Werkzeug und die richtigen Parameter auszuwählen, um Materialschäden zu vermeiden und das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Das beste Werkzeug zum CNC-Fräsen von Polycarbonat
Das beste Werkzeug zum CNC-Fräsen von Polycarbonat hängt von der spezifischen Schneidanwendung, der Materialstärke und der gewünschten Bearbeitungsqualität ab. Hier sind einige gängige Werkzeuge, die zum CNC-Fräsen von Polycarbonat verwendet werden können:
Kreissäge mit feinzahnigem Sägeblatt : Eine Kreissäge mit feinzahnigem Sägeblatt eignet sich für gerade Schnitte in Polycarbonatplatten bis zu einer Dicke von 6,35 mm (1/4 Zoll). Verwenden Sie stets niedrige Drehzahl und geringen Druck, um Risse oder Schmelzen des Materials zu vermeiden.
– Stichsäge mit feinzahnigem Sägeblatt: Mit einer Stichsäge mit feinzahnigem Sägeblatt lassen sich gebogene oder komplizierte Schnitte in Polycarbonatplatten bis zu einer Dicke von 12,7 mm (1/2 Zoll) durchführen. Verwenden Sie eine niedrige Drehzahl und üben Sie nur geringen Druck aus, um ein Brechen oder Schmelzen des Materials zu vermeiden.
– Tischkreissäge mit drei Hartmetallblättern: Eine Tischkreissäge mit drei Hartmetallblättern eignet sich für gerade Schnitte in dickeren Polycarbonatplatten bis zu einer Dicke von 2 cm. Verwenden Sie stets niedrige Drehzahl und geringen Druck, um Risse oder Schmelzen des Materials zu vermeiden.
– CNC-Fräsmaschinen: Mit CNC-Fräsmaschinen lassen sich präzise Schnitte und komplexe Formen in Polycarbonat mit hoher Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit herstellen.
Toleranzen für die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat
Die bei der CNC-Bearbeitung von Polycarbonat erreichbaren Toleranzen hängen von Faktoren wie der spezifischen Materialqualität, dem verwendeten Bearbeitungsprozess und der Komplexität des zu bearbeitenden Teils ab. Im Folgenden finden Sie einige allgemeine Richtlinien zum Erreichen erwarteter Toleranzen bei der CNC-Bearbeitung von Polycarbonat:
– CNC-Bearbeitungstoleranzen: Bei der CNC-Bearbeitung von Polycarbonat-Teilen liegen die typischen Bearbeitungstoleranzen zwischen +/- 0.005 mm und +/- 0.010 mm. In manchen Fällen lassen sich je nach Anwendung und Bearbeitungsverfahren engere Toleranzen erzielen.
– Toleranzen bei der manuellen Bearbeitung: Bei der manuellen Bearbeitung von Polycarbonat, beispielsweise mit einer Säge oder einer Oberfräse, können die Toleranzen größer sein und liegen typischerweise im Bereich von +/- 0.020 Zoll bis +/- 0.050 Zoll.
– Toleranzen für gebohrte Polycarbonatplatten: Typische Toleranzen beim Schneiden oder Bohren von Polycarbonatplatten betragen +/- 0.060 Zoll.
Tipps für die CNC-Bearbeitung von Polycarbonat
– Scharfe Schneidwerkzeuge verwenden: Polycarbonat kann bei der CNC-Bearbeitung leicht absplittern und brechen. Daher ist es wichtig, scharfe Schneidwerkzeuge zu verwenden, um die Belastung des Materials zu minimieren.
– Niedrige Schnittgeschwindigkeiten verwenden: Polycarbonat kann bei zu hoher Temperatur schmelzen oder sich verformen. Daher ist es wichtig, niedrige Schnittgeschwindigkeiten zu verwenden, um die Wärmeentwicklung während der CNC-Bearbeitung zu minimieren.
– Einsatz von Kühl- oder Schmierstoffen: Der Einsatz von Kühl- oder Schmierstoffen während der Bearbeitung reduziert die Wärmeentwicklung und verhindert das Schmelzen oder Verformen des Materials. AN-Prototype empfiehlt nicht-aromatische, wassermischbare Kühl- oder Schmierstoffe, da diese sich optimal für die Herstellung von Bauteilen mit gewünschten Oberflächengüten und engen Toleranzen eignen. Kühl- oder Schmierstoffe verlängern zudem die Werkzeugstandzeit.
– Richtige Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe verwenden: Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe sollten optimiert werden, um die Belastung des Materials zu minimieren und die gewünschte Oberflächengüte zu erzielen.
– Verwenden Sie einen Staubsauger oder ein Gebläse, um Späne zu entfernen: Polycarbonat-Späne können sich während der CNC-Bearbeitung ansammeln und den Schneidprozess beeinträchtigen. Daher ist es wichtig, einen Staubsauger oder ein Gebläse zu verwenden, um die Späne aus dem Arbeitsbereich zu entfernen.
– Vermeiden Sie Lösungsmittel: Lösungsmittel können Polycarbonat schwächen oder auflösen, daher ist es wichtig, während der Verarbeitung auf Lösungsmittel zu verzichten.
– Vermeiden Sie ein zu starkes Einspannen des Materials: Wenn Polycarbonat während der Verarbeitung zu stark eingespannt wird, kann es reißen oder sich verformen. Daher ist es wichtig, die richtige Einspannkraft zu verwenden, um eine Beschädigung des Materials zu vermeiden.
– Erwägen Sie die Verwendung einer Schutzfolie: Eine Schutzfolie kann auf die Polycarbonatoberfläche aufgebracht werden, um Kratzer oder Beschädigungen während der Verarbeitung zu vermeiden.
Oberflächenbehandlung von PC-Teilen für die CNC-Bearbeitung
Dampfpolieren: Auf CNC-gefrästen Polycarbonat-Oberflächen treten häufig Werkzeugspuren auf. Dies ist für Anwendungen, die optisch transparente Bauteile erfordern, nicht optimal. Polieren bezeichnet allgemein das Entfernen von Werkzeugspuren oder Unebenheiten, und eine der effektivsten Methoden für Polycarbonat ist das Dampfpolieren. Dabei wird die Oberfläche einem Lösungsmittel ausgesetzt, das mit ihr reagiert und die Oberflächenschicht zum Schmelzen und Fließen bringt. Dieser Prozess glättet die Oberfläche und füllt alle Werkzeugspuren auf.
Kratzfeste Beschichtung: Polycarbonat hat den Nachteil, dass es leicht verkratzt. Durch das Aufbringen bestimmter Beschichtungen bleibt die optische Klarheit von CNC-gefrästen Polycarbonatteilen erhalten, während gleichzeitig ihre Kratzfestigkeit verbessert wird.
Anwendung der CNC-Bearbeitung von Polycarbonatteilen
Automobilindustrie. Die Robustheit und hohe Schlagfestigkeit von Polycarbonat machen es zu einem beliebten Werkstoff für Hersteller in der Automobilindustrie, insbesondere wenn es um Bauteile geht, die transparent oder lichtdurchlässig sein müssen und häufig Stößen ausgesetzt sind, wie z. B. Scheinwerfer- und Blinkergläser.
Medizin. Polycarbonat findet sich in einer Vielzahl von Produkten, von Inkubatoren bis hin zu Gehäusen für Dialysegeräte. Schließlich ist Polycarbonat robust, hitzebeständig, formstabil und beständig gegen Sterilisationsverfahren, die von der FDA zugelassen sind, einschließlich Autoklavieren und Bestrahlung. Polycarbonat wird in Blutfiltern, Flüssigkeitsreservoirs, Oxygenatoren und chirurgischen Instrumenten eingesetzt. Dank seiner Transparenz ermöglicht Polycarbonat Ärzten zudem eine einfachere Überwachung des Blutbildes und die Nachverfolgung von Infusionen.
Haushaltsgeräte. Polycarbonat ist auch das bevorzugte Material für viele Haushaltsgeräte wie Mixer, Haartrockner, Kühlschränke und Elektrorasierer. Weitere gängige Anwendungsgebiete von Polycarbonat sind Außenbeleuchtung, Maschinenschutz, Schutzausrüstung, kugelsicheres Glas, Sicherungskästen, Fernsehgehäuse, Dächer, Oberlichter, Gewächshäuser, Koffer, Gläser und Getränkebehälter wie Babyflaschen, Trinkbecher und wiederbefüllbare Wasserflaschen.
