De nombreuses industries nécessitent des pièces en plastique transparent, telles que feux automobiles, guides de lumière, etc.. Le polycarbonate et l'acrylique sont des matériaux populaires pour fabriquer des pièces optiques et transparentes. Cependant, choisir entre le polycarbonate et l'acrylique pour votre projet CNC peut être difficile car les deux matériaux ont des propriétés similaires. Par conséquent, comprendre les propriétés uniques de ces matériaux est essentiel au résultat final de votre projet CNC. Dans cet article, nous aborderons ce que vous devez savoir sur l'usinage CNC de l'acrylique et du polycarbonate afin que vous puissiez choisir le meilleur matériau pour votre projet CNC.
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
Acrylique d'usinage CNC, il est généralement préférable de choisir l'acrylique coulé plutôt que l'acrylique extrudé, car ce dernier est plus susceptible de se fissurer ou de s'écailler lors de l'usinage. Cela signifie que les stratégies de parcours d'outil doivent parfois être choisies avec soin pour éviter la fragmentation des pièces. De plus, comme les acryliques ne résistent pas très bien à la chaleur, des outils de coupe tranchants doivent être utilisés pour obtenir une finition de surface lisse. Le faible point de fusion de l'acrylique signifie que des vitesses d'avance de coupe inférieures à celles des autres plastiques doivent également être utilisées pendant l'usinage, car des vitesses d'avance plus élevées créent plus de friction et de chaleur et peuvent endommager la pièce. Si nécessaire, l'acrylique peut être conservé au réfrigérateur avant le traitement pour garantir qu'il reste aussi frais que possible.
Polycarbonate d’usinage CNC.Le polycarbonate est solide et résistant aux chocs, ce qui le rend plus adapté à l'usinage, en particulier au fraisage CNC. Cependant, la netteté de l'outil de coupe reste importante lors de l'usinage CNC du polycarbonate, car la feuille de polycarbonate peut fondre si trop de chaleur est générée lors de l'usinage CNC. Étant donné que le polycarbonate est moins fragile que l'acrylique, il a tendance à être plus facile à usiner CNC et permet des stratégies de parcours d'outils plus standard. De plus, en raison de la plage de températures de fonctionnement plus élevée, des stratégies plus agressives peuvent être utilisées, moins susceptibles de causer des problèmes, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent.
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.
Acrylique est un matériau populaire dans les industries de l'automobile, de la construction et de l'aérospatiale et est couramment utilisé dans des articles tels que des boîtes de séchage, des lentilles, des écrans anti-radiations et des dessiccateurs. De plus, sa clarté, sa solidité et sa haute résistance aux chocs en font un excellent remplacement du verre, et vous pouvez le trouver couramment utilisé dans les serres, les aquariums, les terrariums, les barrières de sécurité, etc.
Polycarbonate, comme l'acrylique, est populaire dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la construction, mais sa résistance à la chaleur et sa forte stabilité dimensionnelle le rendent très populaire dans l'industrie médicale, où les pièces en polycarbonate CNC peuvent résister à une stérilisation limitée en autoclave et par rayonnement. Parmi ses applications les plus courantes, le polycarbonate est couramment utilisé dans les présentoirs de points de vente, les écrans faciaux, la construction, les collecteurs transparents, les fenêtres pare-balles, etc.
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 certaines qualités de verre et la plupart des autres thermoplastiques. Il peut également être teinté sans sacrifier la transparence, bien que des pièces acryliques plus opaques puissent également être réalisées. De plus, lorsqu'il est formulé avec des stabilisants UV, il présente une meilleure résistance aux rayons UV et fonctionne dans la plage de température de 40 à 80°C.
Force: L'acrylique est plus solide 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.
Hygroscopique : L'acrylique a 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 recouvertes de couches antistatiques, dures ou antiéblouissantes pour améliorer la qualité de leur surface, prolonger leur durée de vie et garantir qu'elles répondent à des exigences spécifiques.
Abordable: Malgré sa résistance, sa durabilité et sa clarté, l’acrylique est relativement peu coûteux à fabriquer et à traiter. En 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 peut transmettre 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 sacrifier la clarté.
Grande variété : Il existe plusieurs formulations de polycarbonate sur le marché, y compris des variantes remplies de verre et conformes à la FDA, vous pourrez donc en trouver une qui répond aux besoins de votre projet CNC.
Solidité et résistance aux chocs : Le polycarbonate a une résistance à la traction environ 200 fois supérieure à celle du verre et est très résistant aux chocs. En tant que tel, il est souvent utilisé dans les verres pare-balles et les 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 résister à différents niveaux d'humidité et à 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.
Hygroscopique : Le polycarbonate est légèrement moins hygroscopique que l'acrylique.
Compatibilité avec les revêtements : Comme l'acrylique, les composants en polycarbonate peuvent être recouverts de revêtements antistatiques, durs et antireflets. Le polycarbonate est également compatible UV et anti-buée.
Haute 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 post-usiné: Le traitement de surface standard et le plus économique, « post-usiné » ou « post-milled » signifie aucun post-traitement supplémentaire de la pièce. Les pièces usinées ont une finition dimensionnelle serrée et peuvent représenter une option de fabrication plus rapide et plus abordable. Dans certains cas, les pièces usinées peuvent présenter des marques d'outils, des imperfections ou des rayures petites mais visibles.
Sablage : Le sablage est une méthode de préparation de surface économique qui crée un aspect uniforme, tend à laisser un fini terne ou satiné et est efficace pour éliminer les marques d'outils et les imperfections de surface.
Polissage à la vapeur : Cette option de finition utilise de la vapeur de solvant pour transformer les surfaces mates ou opaques en surfaces lisses, très brillantes ou optiquement transparentes. Le polissage à la vapeur est souvent utilisé sur des pièces où les surfaces rugueuses sont inacceptables ou où la clarté 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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Pour aller plus loin
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.