PC d'usinage CNC (polycarbonate)
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Martin.Mu

Expert en prototypage rapide et fabrication rapide

Spécialisé dans l'usinage CNC, l'impression 3D, le moulage d'uréthane, l'outillage rapide, le moulage par injection, le moulage de métaux, la tôle et l'extrusion.

Le guide ultime de l'usinage CNC sur PC (polycarbonate)

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Le polycarbonate (PC) a été découvert pour la première fois en 1898 par Alfred Einhorn à l'Université de Munich. Ce n'est qu'en 1953 que Bayer obtient le premier brevet pour la fabrication du polycarbonate et le baptise « Makrolon ». Depuis, le polycarbonate (PC) est devenu un matériau de plus en plus populaire dans le secteur manufacturier. Aujourd'hui, environ 2.7 millions de tonnes de polycarbonate sont produites chaque année dans le monde. Au fil des années, différentes entreprises ont créé différentes formulations de polycarbonate. Il existe donc plusieurs qualités industrielles de polycarbonate parmi lesquelles choisir. Certaines formes contiennent davantage de renfort en fibre de verre, tandis que d'autres contiennent des additifs tels que des stabilisants UV pour protéger contre une exposition solaire à long terme.

Le polycarbonate (PC) est un thermoplastique technique amorphe, ce qui signifie qu'il a tendance à se ramollir avant de fondre et n'a pas de point de fusion fixe. Les fabricants transforment le polycarbonate en feuilles et tiges noires ou transparentes. Sa clarté, sa résistance aux éclats et sa légèreté en font une excellente alternative au verre. Comparé à d'autres plastiques techniques tels que l'acrylique, le PC (polycarbonate) est capable de résister aux chocs tout en offrant une clarté optique, une résistance aux UV et une résistance aux températures supérieures à la normale. Le polycarbonate (PC) est le matériau de choix pour les pièces nécessitant clarté et résistance aux chocs. Cependant, l'usinage CNC du polycarbonate ne produit pas à lui seul des pièces optiquement transparentes, une finition supplémentaire est donc nécessaire.

Le polycarbonate (PC) est un matériau plastique idéal pour l'usinage CNC en raison de ses excellentes propriétés mécaniques, notamment une bonne résistance aux chocs, une bonne dureté, une bonne ténacité et une bonne résistance aux températures élevées, et il est facile à traiter. Les produits PC traités par CNC sont largement utilisés dans les industries des semi-conducteurs, des machines, des transports, de l'électronique, de l'optique, de l'automobile, de la médecine et autres.

Polycarbonate d'usinage CNC

AN-Prototype utilise des techniques d'usinage CNC, notamment plusieurs fraisage, tournant, forage, etc. pour traiter le polycarbonate en feuille et tige noires ou transparentes. Nos installations et équipements CNC sont suffisamment avancés pour minimiser les erreurs de fonctionnement et les vibrations pendant l'usinage, ce qui nous permet grandement de fabriquer des composants PC avec une qualité et une précision stables. AN-Prototype propose quatre qualités de polycarbonate usiné CNC :

Comment est fabriqué le polycarbonate (PC) ?

Chaque entreprise fabrique du polycarbonate de manière légèrement différente, mais les matériaux en polycarbonate sont traditionnellement fabriqués par réaction de polycondensation du bisphénol A et du phosgène. Cependant, le phosgène étant très toxique, de nombreuses entreprises ont commencé à utiliser du carbonate de diphényle à la place du phosgène.

Quelle que soit l'utilisation de phosgène ou de carbonate de diphényle, il est nécessaire de mélanger la solution d'hydroxyde de sodium de bisphénol A avec la solution de phosgène ou de carbonate de diphényle dans un solvant organique pour polymériser. Lorsque le polycarbonate est formé, il est initialement à l’état liquide. La solution est évaporée pour former des particules, ou de l'éthanol doit être introduit pour précipiter le polymère solide.

Une fois produit, polycarbonate est généralement vendu sous forme de tige, de cylindre ou de feuille et peut être utilisé dans divers processus de fabrication. Le polycarbonate convient au thermoformage, à l'extrusion et au moulage par soufflage, mais il est le plus souvent utilisé pour l'usinage CNC et le moulage par injection. Après tout, en tant que thermoplastique, le polycarbonate peut être fondu, refroidi et réchauffé sans brûler ni se dégrader de manière significative, ce qui en fait un matériau idéal pour le moulage par injection.

Lors du moulage par injection, le polycarbonate doit être traité à haute température et injecté dans le moule à haute pression car le polycarbonate est très visqueux. La température de fusion doit être comprise entre 280°C et 320°C et la température du moule doit être comprise entre 80°C et 100°C. Cependant, ces chiffres peuvent varier en fonction de la qualité du polycarbonate utilisé. Par exemple, le polycarbonate à haute température nécessite des températures de fusion comprises entre 310 °C et 340 °C et des températures de moule entre 100 °C et 150 °C, tandis que le PC-ABS (polycarbonate/acrylonitrile butadiène styrène) La température de fusion du mélange doit uniquement être comprise entre 240°C et 280°C, et sa température de moule peut être aussi basse que 70°C et aussi élevée que 100°C.

Propriétés et spécifications mécaniques des matériaux en polycarbonate

Bien que le polycarbonate soit disponible en différentes qualités, chacune ayant son propre poids moléculaire, sa structure et ses propriétés, tous les polycarbonates ont certains points communs.

Ils sont connus pour leur robustesse et leur haute résistance aux chocs. Les polycarbonates sont donc souvent utilisés dans des applications nécessitant fiabilité et hautes performances. Malgré sa robustesse et sa résistance, le polycarbonate est léger, ce qui permet un large éventail de possibilités de conception par rapport à d'autres matériaux.

Le polycarbonate est également très résistant à la chaleur et au feu. Le polycarbonate peut rester résistant à des températures allant jusqu'à 140°C, ce qui signifie que les pièces en polycarbonate peuvent résister à des stérilisations répétées. Le polycarbonate présente également une transmission lumineuse supérieure à 90 % et une bonne résistance chimique aux acides dilués, aux huiles, aux graisses, aux hydrocarbures aliphatiques et aux alcools.

Les propriétés du polycarbonate dépendent de sa masse moléculaire et de sa structure, chaque matériau est donc légèrement différent. Pour vous donner une idée de ce à quoi vous pouvez vous attendre, voici quelques caractéristiques et spécifications clés typiques :

Comme vous pouvez le constater, la fabrication du polycarbonate présente de nombreux avantages. Cependant, il y a quelques choses que vous devez savoir avant de choisir ce matériau pour votre projet. Par exemple, ses propriétés mécaniques peuvent diminuer après une exposition prolongée à une eau supérieure à 60°C. Le polycarbonate est également sujet aux rayures, est plus coûteux à fabriquer que de nombreux autres matériaux et est susceptible de diluer les alcalis, les hydrocarbures aromatiques et halogénés. De plus, les formulations de polycarbonate sans stabilisants UV peuvent parfois jaunir avec le temps lorsqu'elles sont exposées à la lumière UV.

L'usinage CNC du polycarbonate est-il facile ?

Le polycarbonate est relativement facile à usiner CNC par rapport à d'autres plastiques tels que l'acrylique ou le PVC. Le polycarbonate est compatible avec les techniques d'usinage CNC standard telles que le fraisage CNC, le tournage CNC, le perçage et le sciage. Il convient toutefois de noter que l’usinabilité du polycarbonate peut varier en fonction de la qualité spécifique du matériau et des paramètres d’usinage utilisés. Par exemple, certaines qualités de polycarbonate peuvent être plus fragiles que d’autres et nécessiter des vitesses de coupe et des avances différentes pour éviter les fissures ou les éclats. L'usinage CNC du PC (polycarbonate) est une méthode de fabrication populaire pour créer des pièces en plastique PC de précision. Le polycarbonate peut être usiné CNC à l'aide d'outils de coupe standard, tels que des fraises en bout et des forets, et de paramètres d'usinage appropriés, notamment la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe. Comme pour tout processus d’usinage, il est important de sélectionner l’outil et les paramètres corrects pour éviter tout dommage matériel et obtenir le résultat souhaité.

Le meilleur outil pour le fraisage CNC du polycarbonate

Le meilleur outil pour le fraisage CNC du polycarbonate dépend de l'application de découpe spécifique, de l'épaisseur du matériau et de la qualité d'usinage souhaitée. Voici quelques outils courants qui peuvent être utilisés pour le fraisage CNC du polycarbonate :

– Scie circulaire avec lame à dents fines: La scie circulaire avec lame à dents fines peut être utilisée pour des coupes droites dans des feuilles de polycarbonate jusqu'à 1/4 de pouce d'épaisseur. Utilisez toujours une vitesse lente et une légère pression pour éviter de fissurer ou de faire fondre le matériau.

– Scie sauteuse avec lame à dents fines : Une scie sauteuse dotée d'une lame à dents fines peut être utilisée pour réaliser des coupes courbes ou complexes dans des feuilles de polycarbonate jusqu'à 1/2 pouce d'épaisseur. Utilisez une vitesse lente et une légère pression pour éviter la fissuration ou la fonte du matériau.

– Scie à table à trois lames en carbure : Une scie à table avec trois lames en carbure peut être utilisée pour des coupes droites sur des feuilles de polycarbonate plus épaisses jusqu'à 2 pouces d'épaisseur. Utilisez toujours une vitesse lente et une légère pression pour éviter de fissurer ou de faire fondre le matériau.

– Routeurs CNC : Les routeurs CNC peuvent être utilisés pour réaliser des coupes précises et des formes complexes sur du polycarbonate avec une précision et une répétabilité élevées.

Tolérances pour l'usinage CNC du polycarbonate

Les tolérances réalisables lors de l'usinage CNC du polycarbonate dépendent de facteurs tels que la qualité spécifique du matériau, le processus d'usinage utilisé et la complexité de la pièce usinée. Voici quelques directives générales pour atteindre les tolérances attendues lors de l'usinage CNC du polycarbonate :

– Tolérances d’usinage CNC : Lorsque l'usinage CNC est utilisé pour fabriquer des pièces en polycarbonate, les tolérances d'usinage typiques vont de +/- 0.005 pouces à +/- 0.010 pouces. Dans certains cas, des tolérances plus strictes peuvent être obtenues, en fonction de l'application spécifique et du processus d'usinage utilisé.

– Tolérances pour usinage manuel : Lorsque le polycarbonate est usiné manuellement, par exemple avec une scie ou une toupie, les tolérances peuvent être plus lâches, allant généralement de +/- 0.020 pouces à +/- 0.050 pouces.

– Tolérances pour les feuilles de polycarbonate percées : Les tolérances typiques lors de la découpe ou du perçage de feuilles de polycarbonate sont de +/- 0.060 pouces.

Conseils pour l'usinage CNC du polycarbonate

– Utiliser des outils tranchants : Le polycarbonate peut facilement s'écailler et se fissurer lors de l'usinage CNC, il est donc important d'utiliser des outils de coupe tranchants pour minimiser les contraintes sur le matériau.

– Utiliser des vitesses de coupe faibles : Le polycarbonate peut fondre ou se déformer lorsqu'il devient trop chaud, il est donc important d'utiliser des vitesses de coupe faibles pour minimiser l'accumulation de chaleur lors de l'usinage CNC.

– Utilisation de liquides de refroidissement ou de lubrifiants : L'utilisation de liquides de refroidissement ou de lubrifiants pendant l'usinage contribue à réduire l'accumulation de chaleur et empêche le matériau de fondre ou de se déformer. AN-Prototype recommande des liquides de refroidissement non aromatiques miscibles à l'eau, car ils sont les mieux adaptés à la fabrication de finitions de surface recherchées et de pièces à tolérances serrées. Le liquide de refroidissement présente également l’avantage supplémentaire de prolonger la durée de vie de l’outil.

– Utiliser une avance et une profondeur de coupe appropriées : L'avance et la profondeur de coupe doivent être optimisées pour minimiser les contraintes sur le matériau et obtenir la finition de surface souhaitée.

– Utiliser un aspirateur ou un souffleur pour éliminer les copeaux : Les copeaux de polycarbonate peuvent s'accumuler lors de l'usinage CNC et interférer avec le processus de découpe. Il est donc important d'utiliser un aspirateur ou un souffleur pour éliminer les copeaux de la zone de travail.

– Eviter les solvants : Les solvants peuvent affaiblir ou dissoudre le polycarbonate, il est donc important d'éviter les solvants pendant le traitement.

– Eviter de trop serrer le matériau : Si le polycarbonate est trop serré pendant le traitement, il peut se fissurer ou se déformer. Il est donc important d'utiliser une force de serrage appropriée pour éviter d'endommager le matériau.

– Pensez à utiliser un film protecteur : Un film protecteur peut être appliqué sur la surface du polycarbonate pour éviter les rayures ou les dommages pendant le traitement.

Traitement de surface des pièces de PC d'usinage CNC

Polissage à la vapeur : Les marques d'outils apparaissent souvent sur les surfaces en polycarbonate usinées CNC. Ce n’est pas idéal pour les applications nécessitant des composants optiquement transparents. D'une manière générale, le polissage est le processus d'élimination des marques ou imperfections d'outils, et l'une des méthodes les plus efficaces pour le polycarbonate est le polissage à la vapeur. Ceci est réalisé en exposant la surface à un solvant qui réagit et fait fondre et couler la couche superficielle. Ce processus uniformise la surface et remplit les marques d'outils.

Revêtement anti-rayures : L’un des inconvénients du polycarbonate est qu’il se raye facilement. L'ajout de certains revêtements permet de maintenir la clarté optique des pièces en polycarbonate CNC tout en améliorant leur résistance aux rayures.

Application des pièces en polycarbonate d'usinage CNC

Automobile. La solidité du polycarbonate et sa haute résistance aux chocs en font un matériau de choix pour les fabricants de l'industrie automobile, en particulier lorsqu'il s'agit de composants qui doivent être transparents ou translucides et sont souvent soumis à des chocs, tels que les lentilles de phares et de clignotants.

Médicale. Le polycarbonate se trouve dans tout, des incubateurs aux boîtiers des machines de dialyse. Après tout, le polycarbonate est solide, résistant à la chaleur, dimensionnellement stable et capable de résister à la stérilisation par des méthodes approuvées par la FDA, notamment l'autoclavage et les radiations. Les polycarbonates sont utilisés dans les filtres sanguins, les réservoirs de liquide, les oxygénateurs et les instruments chirurgicaux. De plus, grâce à sa transparence, le polycarbonate permet aux médecins de surveiller plus facilement le sang et les perfusions.

Appareils ménagers. Le polycarbonate est également le matériau de choix pour de nombreux appareils électroménagers tels que les mixeurs, les sèche-cheveux, les réfrigérateurs et les rasoirs électriques. D'autres utilisations courantes du polycarbonate comprennent l'éclairage extérieur, la protection des machines, les équipements de protection, le verre pare-balles, les boîtes à fusibles, les boîtiers de télévision, les toits, les lucarnes, les serres, les valises, les verres et les récipients à boissons tels que les biberons, les gobelets et les contenants à boissons. Bouteille d'eau rechargeable.

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