De nombreux secteurs industriels nécessitent des pièces en plastique transparent, comme les phares automobiles, les guides de lumière, etc. Le polycarbonate et l'acrylique sont des matériaux couramment utilisés pour la fabrication de pièces optiques et transparentes. Cependant, choisir entre le polycarbonate et l'acrylique pour votre projet d'usinage CNC peut s'avérer complexe, car ces deux matériaux présentent des propriétés similaires. Il est donc essentiel de bien comprendre leurs propriétés spécifiques pour garantir la réussite de votre projet. Cet article vous présente les informations nécessaires concernant l'usinage CNC de l'acrylique et du polycarbonate afin de vous aider à choisir le matériau le plus adapté à votre projet.
L'acrylique, également connu sous le nom de plexiglas ou polyméthacrylate de méthyle (PMMA), et le polycarbonate sont des thermoplastiques légers et transparents usinés CNC pour créer des pièces transparentes. L'acrylique est connu pour sa solidité et sa clarté, ce qui en fait une excellente alternative au verre standard, tandis que le polycarbonate est très résistant et résistant aux chocs, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications qui nécessitent une transparence et une plus grande durabilité, comme le choix du verre de sécurité.
Bien que l'acrylique (PMMA) et le polycarbonate soient similaires à bien des égards, il existe des différences importantes entre ces deux matériaux courants qui peuvent rendre un matériau meilleur que l'autre pour une application particulière, ou affecter le processus d'usinage CNC, affectant ainsi les délais et les coûts. .
Usinage CNC de l'acrylique et du polycarbonate : ce que vous devez savoir
Pour l'usinage CNC de l'acrylique, il est généralement préférable d'opter pour de l'acrylique coulé plutôt qu'extrudé, ce dernier étant plus susceptible de se fissurer ou de s'ébrécher lors de l'usinage. Il est donc parfois nécessaire de choisir avec soin les trajectoires d'outil afin d'éviter la fragmentation des pièces. De plus, la faible résistance à la chaleur de l'acrylique exige l'utilisation d'outils de coupe affûtés pour obtenir une finition de surface lisse. Le bas point de fusion de l'acrylique implique également des vitesses d'avance plus faibles que pour d'autres plastiques, car des vitesses d'avance plus élevées génèrent davantage de friction et de chaleur, ce qui peut endommager la pièce. Si nécessaire, l'acrylique peut être conservé au réfrigérateur avant usinage afin de le maintenir aussi froid que possible.
Usinage CNC du polycarbonate. Le polycarbonate est un matériau robuste et résistant aux chocs, ce qui le rend particulièrement adapté à l'usinage, notamment au fraisage CNC. Toutefois, la qualité de l'outil de coupe reste primordiale lors de l'usinage CNC du polycarbonate, car une surchauffe peut entraîner la fusion de la plaque. Moins cassant que l'acrylique, le polycarbonate est généralement plus facile à usiner par CNC et permet l'utilisation de trajectoires d'outil plus standardisées. De plus, sa plage de températures de fonctionnement plus élevée autorise des stratégies plus audacieuses, moins susceptibles d'engendrer des problèmes, ce qui représente un gain de temps et d'argent potentiel.
Applications acryliques et polycarbonates
L'acrylique et le polycarbonate sont légers, transformables et possèdent des propriétés uniques qui les rendent adaptés à une gamme d'applications dans tous les secteurs.
L'acrylique est un matériau très prisé dans les secteurs de l'automobile, du bâtiment et de l'aérospatiale. On le retrouve fréquemment dans la fabrication d'objets tels que les boîtes de séchage, les lentilles, les écrans de protection contre les radiations et les dessiccateurs. De plus, sa transparence, sa robustesse et sa grande résistance aux chocs en font un excellent substitut au verre. Il est également couramment utilisé dans les serres, les aquariums, les terrariums, les barrières de sécurité, etc.
Tout comme l'acrylique , le polycarbonate est très répandu dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la construction. Cependant, sa résistance à la chaleur et son excellente stabilité dimensionnelle le rendent particulièrement prisé dans le domaine médical, où les pièces en polycarbonate usinées CNC supportent une stérilisation limitée en autoclave et par irradiation. Parmi ses applications les plus courantes, on retrouve le polycarbonate dans la fabrication de présentoirs de points de vente, de visières de protection, dans le bâtiment, de collecteurs transparents, de vitres pare-balles, et bien d'autres.
Avantages et inconvénients de l'utilisation de l'acrylique CNC pour fabriquer des pièces
L'acrylique possède une gamme de propriétés positives, notamment :
Clarté : L’acrylique laisse passer jusqu’à 92 % de la lumière, ce qui le rend plus transparent que certains types de verre et la plupart des autres thermoplastiques. Il peut être teinté sans altérer sa transparence, bien que des pièces en acrylique plus opaques soient également possibles. De plus, formulé avec des stabilisateurs UV, il offre une meilleure résistance aux rayons UV et fonctionne dans une plage de températures de 40 à 80 °C.
Résistance : L’acrylique est plus résistant et plus résistant aux chocs que le verre. La plupart des qualités d’acrylique sont quatre à huit fois plus résistantes que le verre.
Résistance environnementale : L'acrylique est naturellement résistant aux rayures, aux intempéries et aux rayons UV, ce qui le rend idéal pour les applications extérieures.
Résistance chimique : L'acrylique résiste à de nombreux produits chimiques, notamment les alcalis, les détergents, les nettoyants et les acides minéraux dilués.
Hygroscopicité : L'acrylique présente une faible absorption d'humidité, ce qui lui permet de conserver sa taille lorsqu'il est utilisé à l'extérieur.
Compatibilité avec les revêtements : Les pièces en acrylique peuvent être revêtues de couches antistatiques, durcissantes ou antireflets afin d’améliorer leur qualité de surface, de prolonger leur durée de vie et de garantir leur conformité à des exigences spécifiques.
Abordable : Malgré sa résistance, sa durabilité et sa transparence, l’acrylique est relativement peu coûteux à fabriquer et à transformer. À titre de comparaison, le polycarbonate est environ 35 à 40 % plus cher.
Couleur : L'acrylique est disponible dans une variété de couleurs.
Inconvénients de l'acrylique
L'usinage CNC de l'acrylique n'est pas sans inconvénients. Comme mentionné, l'acrylique est plus sujet aux fissures et à l'écaillage que le polycarbonate et est légèrement plus difficile à traiter, car il perd son intégrité structurelle et commence à fondre à des températures supérieures à 160°C. Lors de la conception de pièces en acrylique pour l'usinage CNC, vous devez garder à l'esprit le point de fusion relativement bas, car il facilite la déformation du matériau pendant la fabrication. Pour éviter tout risque de fusion et obtenir une finition de surface de haute qualité, il est essentiel d'utiliser une avance et une profondeur de passe appropriées. De plus, pour réduire les vibrations et obtenir des coupes de haute qualité, les pièces en acrylique doivent être usinées avec des fraises dotées de cannelures courtes et de profondeurs de coupe correspondant à environ la moitié du diamètre du foret.
L'utilisation prévue de votre produit déterminera également si l'acrylique est le meilleur choix pour votre projet CNC. Par exemple, la très haute biocompatibilité de l’acrylique en fait un bon choix pour les implants osseux, les prothèses dentaires ou d’autres applications en contact avec la peau ; de même, sa résistance aux intempéries, aux rayons UV et aux rayures le rend idéal pour les pièces utilisées en extérieur. D'un autre côté, l'acrylique n'est peut-être pas le meilleur choix pour les récipients alimentaires exposés à des températures élevées, comme les lave-vaisselle ou les fours à micro-ondes, car les pièces en acrylique ne conservent leurs dimensions que jusqu'à 149°F (65°C), où à une température de XNUMX°F (XNUMX°C). point où ils commencent à ramollir.
Avantages et inconvénients des pièces de fabrication CNC en polycarbonate
Les avantages de l'utilisation du polycarbonate comprennent :
Clarté : Le polycarbonate est un thermoplastique naturellement transparent avec une transmission lumineuse de 88 % et transmet la lumière aussi efficacement que le verre, ce qui le rend idéal pour les lentilles, l’éclairage et le verre pare-balles. Comme l’acrylique, le polycarbonate peut être coloré sans altérer sa transparence.
Variété : Il existe plusieurs formulations de polycarbonate sur le marché, y compris des variantes chargées de fibres de verre et conformes aux normes de la FDA ; vous trouverez donc forcément celle qui répond aux besoins de votre projet CNC.
Résistance et solidité : Le polycarbonate possède une résistance à la traction environ 200 fois supérieure à celle du verre et offre une excellente résistance aux chocs. C’est pourquoi il est fréquemment utilisé dans la fabrication de verre pare-balles et d’équipements de protection.
Retrait et stabilité dimensionnelle : Le polycarbonate conserve ses dimensions dans la plupart des conditions et présente un faible retrait de 0.6 à 0.9 %.
Résistance environnementale : Le polycarbonate est naturellement résistant aux rayons UV et peut supporter des niveaux d'humidité variables et des températures fluctuantes, ce qui en fait un excellent matériau pour les applications extérieures et les lunettes.
Résistance chimique : Le polycarbonate résiste à une grande variété de produits chimiques, notamment les acides dilués, les huiles, les cires, les hydrocarbures aliphatiques, les alcools et les graisses.
Hygroscopicité : Le polycarbonate est légèrement moins hygroscopique que l'acrylique.
Compatibilité avec les revêtements : À l’instar de l’acrylique, les composants en polycarbonate peuvent être revêtus de traitements antistatiques, durcissants et antireflets. Le polycarbonate est également compatible avec les traitements anti-UV et antibuée.
Grande usinabilité : Le polycarbonate étant très durable et résistant à la chaleur, il est plus facile à usiner que l'acrylique.
Bien que le polycarbonate offre de nombreux avantages, son utilisation dans les projets d'usinage CNC présente également certains inconvénients, notamment son coût élevé et sa tendance à se bosseler. Étant donné que le polycarbonate se raye facilement, une finition est plus susceptible d'être nécessaire, ce qui est encore compliqué par le fait que seuls certains processus de finition, tels que le polissage à la vapeur et le revêtement, conviennent aux pièces en polycarbonate. De plus, le PC présente une résistance moyenne aux intempéries, mais pas aux UV.
Il convient également de noter que les pièces en polycarbonate sont également sujettes aux bosses ou aux vides dans les sections plus épaisses. Pour éviter cela, il est préférable de diviser les composants plus épais en parties plus petites et plus fines qui pourront être assemblées ultérieurement.
Options de finition en acrylique et polycarbonate
Il existe une variété d'options de finition disponibles pour l'acrylique et le polycarbonate, dont certaines peuvent aider à préparer les pièces pour les applications finales en termes d'apparence et d'esthétique, et même à améliorer la clarté :
Traitement de surface après usinage : Le traitement de surface standard et le plus économique, dit « après usinage », ne nécessite aucun traitement ultérieur de la pièce. Les pièces usinées présentent une finition dimensionnelle précise et peuvent constituer une option de fabrication plus rapide et plus abordable. Dans certains cas, elles peuvent présenter de petites marques d’outils, des imperfections ou des rayures visibles en surface.
Sablage : Le sablage est une méthode économique de préparation de surface qui crée un aspect uniforme, tend à laisser une finition mate ou satinée et est efficace pour éliminer les marques d'outils et les imperfections de surface.
Polissage à la vapeur : Ce procédé de finition utilise des vapeurs de solvant pour transformer les surfaces mates ou opaques en surfaces lisses, brillantes ou transparentes. Le polissage à la vapeur est souvent employé sur des pièces où les surfaces rugueuses sont inacceptables ou lorsque la transparence est essentielle.
La surface usinée des pièces en acrylique et en polycarbonate est généralement translucide si l'on prend suffisamment de soin lors de la découpe, mais peut devenir presque opaque si le matériau fond. En cas de fusion, l'opacité de la surface peut être corrigée grâce à des options de post-traitement telles que le polissage à la vapeur. Cependant, il convient de noter que la surface usinée CNC des pièces en acrylique et en polycarbonate ne sera pas optiquement claire, bien qu'il soit possible d'obtenir une clarté optique si des outils diamantés sont utilisés, mais cela doit être spécifiquement demandé lors du processus de devis car cela affecte clarté optique. Coûts considérablement augmentés.
Usinabilité CNC de l'acrylique et du polycarbonate
Un soin particulier doit être apporté à la conception des acryliques usinés CNC en raison du plus grand potentiel de fissuration sous contrainte. Dans cette optique, des outils de coupe tranchants sont recommandés pour éviter de faire fondre l’acrylique ou de provoquer des fissures ; bien que les couteaux en carbure soient beaucoup moins chers, les couteaux en diamant produisent la meilleure finition de surface. Il est également nécessaire d'utiliser une vitesse d'avance relativement rapide pour empêcher l'acrylique de fondre, mais gardez à l'esprit qu'une vitesse d'avance trop rapide peut entraîner une pression de coupe extrêmement élevée et une casse.
Bien que le polycarbonate soit généralement meilleur pour l'usinage CNC en raison de sa rigidité, de sa ténacité, de sa durabilité et de son point de fusion plus élevé, l'inconvénient est que le polycarbonate n'est pas aussi transparent que l'acrylique. Toutefois, si vous devez créer des pièces spéciales telles que des équipements de protection, des boîtes à fusibles ou des composants volumineux et résistants, la transparence n'est peut-être pas un problème. D'un autre côté, si vous concevez un produit où la transparence est une priorité absolue, l'usinage CNC de l'acrylique peut en valoir la peine.
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Choisir le bon matériau pour votre projet de fabrication peut faire la différence entre le succès et l’échec. Bien que nous ayons exploré les avantages et les inconvénients de l'acrylique et du polycarbonate, il convient de rappeler qu'ils ne sont pas vos seules options. De nombreux matériaux d'usinage CNC peuvent être compatibles avec la conception de votre pièce et l'application prévue, et la sélection du bon matériau peut être un processus complexe.
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Conclusion
Comparé à l'acrylique, le polycarbonate usiné CNC offre des propriétés uniques requises pour différentes applications, faisant de ces matériaux un remplacement idéal pour le verre. Cet article compare les différences dans les propriétés des matériaux, les applications, les options de traitement et de traitement de surface. Cependant, déterminer le matériau idéal pour votre produit dépendra de vos besoins.
