Molte industrie richiedono parti in plastica trasparente, come ad esempio luci automobilistiche, guide luminose, ecc. Il policarbonato e l'acrilico sono materiali popolari per la realizzazione di parti ottiche e trasparenti. Tuttavia, scegliere tra policarbonato e acrilico per il tuo progetto CNC può essere difficile perché i due materiali hanno proprietà simili. Pertanto, comprendere le proprietà uniche di questi materiali è fondamentale per il risultato finale del tuo progetto CNC. In questo articolo tratteremo ciò che devi sapere sulla lavorazione CNC dell'acrilico e del policarbonato in modo da poter scegliere il materiale migliore per il tuo progetto CNC.
L'acrilico, noto anche come plexiglass o polimetilmetacrilato (PMMA), e il policarbonato sono materiali termoplastici leggeri e trasparenti lavorati a CNC per creare parti trasparenti. L'acrilico è noto per la sua forza e trasparenza, che lo rendono un'ottima alternativa al vetro standard, mentre il policarbonato è molto duro e resistente agli urti, rendendolo un materiale ideale per applicazioni che richiedono trasparenza e maggiore durata, come scegliere il vetro di sicurezza.
Sebbene l'acrilico (PMMA) e il policarbonato siano simili sotto molti aspetti, esistono alcune importanti differenze tra questi due materiali comuni che possono rendere un materiale migliore dell'altro per una particolare applicazione o influenzare il processo di lavorazione CNC, influenzando così tempi e costi di consegna. .
Lavorazione CNC di acrilico e policarbonato: cosa devi sapere
acrilico con lavorazione CNC, di solito è meglio scegliere l'acrilico colato rispetto all'acrilico estruso, perché quest'ultimo ha maggiori probabilità di rompersi o scheggiarsi durante la lavorazione. Ciò significa che a volte le strategie del percorso utensile devono essere scelte con attenzione per evitare la frammentazione delle parti. Inoltre, poiché gli acrilici non sono molto resistenti al calore, è necessario utilizzare utensili da taglio affilati per ottenere una finitura superficiale liscia. Il basso punto di fusione dell'acrilico implica che durante la lavorazione è necessario utilizzare velocità di avanzamento di taglio inferiori rispetto ad altre plastiche, poiché velocità di avanzamento più elevate creano più attrito e calore e possono danneggiare la parte. Se necessario, l'acrilico può essere conservato in frigorifero prima della lavorazione per garantire che rimanga il più fresco possibile.
Policarbonato lavorato a CNC.Il policarbonato è robusto e resistente agli urti, il che lo rende più adatto alla lavorazione, in particolare alla fresatura CNC. Tuttavia, l'affilatura dell'utensile da taglio è ancora importante durante la lavorazione CNC del policarbonato, poiché la lastra di policarbonato potrebbe sciogliersi se viene generato troppo calore durante la lavorazione CNC. Poiché il policarbonato è meno fragile dell'acrilico, tende ad essere più facile da lavorare con la macchina CNC e consente strategie di percorso utensile più standard. Inoltre, a causa dell'intervallo di temperature operative più elevato, è possibile utilizzare strategie più aggressive che hanno meno probabilità di causare problemi, con un potenziale risparmio di tempo e denaro.
Applicazioni in acrilico e policarbonato
Sia l'acrilico che il policarbonato sono leggeri, lavorabili e hanno proprietà uniche che li rendono adatti a una vasta gamma di applicazioni in tutti i settori.
Acrilico è un materiale popolare nei settori automobilistico, edile e aerospaziale ed è comunemente utilizzato in articoli quali scatole di essiccazione, lenti, schermi contro le radiazioni ed essiccatori. Inoltre, la sua trasparenza, robustezza ed elevata resistenza agli urti lo rendono un eccellente sostituto del vetro e lo puoi trovare comunemente utilizzato in serre, acquari, terrari, barriere di sicurezza e altro ancora.
policarbonato, come l'acrilico, è popolare nei settori automobilistico, aerospaziale ed edile, ma la sua resistenza al calore e la forte stabilità dimensionale lo rendono molto popolare nel settore medico, dove le parti in policarbonato CNC possono resistere a una sterilizzazione limitata in autoclave e con radiazioni. Tra le sue applicazioni più comuni, il policarbonato è comunemente utilizzato negli espositori per punti vendita, nelle visiere, nell'edilizia, nei collettori trasparenti, nelle finestre antiproiettile e altro ancora.
Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo dell'acrilico CNC per realizzare parti
L'acrilico ha una serie di proprietà positive, tra cui:
Chiarezza: L'acrilico consente il passaggio fino al 92% della luce, rendendolo più trasparente di alcuni tipi di vetro e della maggior parte degli altri materiali termoplastici. Può anche essere colorato senza sacrificare la trasparenza, anche se è possibile realizzare anche parti acriliche più opache. Inoltre, se formulato con stabilizzanti UV, ha una migliore resistenza ai raggi UV e funziona nell'intervallo di temperature 40-80°C.
Forza: L'acrilico è più forte e più resistente agli urti del vetro. La maggior parte dei tipi di acrilico sono da quattro a otto volte più resistenti del vetro.
Resistenza ambientale: L'acrilico è naturalmente resistente ai graffi, agli agenti atmosferici e ai raggi UV, rendendolo ideale per applicazioni esterne.
Resistenza chimica: L'acrilico è resistente a molti prodotti chimici, inclusi alcali, detergenti, detergenti e acidi minerali diluiti.
Igroscopicità: L'acrilico ha un basso assorbimento di umidità, il che gli consente di mantenere le sue dimensioni se utilizzato all'aperto.
Compatibilità con rivestimenti: Le parti acriliche possono essere rivestite con strati antistatici, duri o antiriflesso per migliorare la qualità della superficie, prolungarne la durata e garantire che soddisfino requisiti specifici.
Conveniente: Nonostante la sua resistenza, durata e trasparenza, l’acrilico è relativamente economico da produrre e lavorare. In confronto, il policarbonato costa circa il 35 – 40% in più.
Colore: L'acrilico è disponibile in una varietà di colori.
Svantaggi dell'acrilico
La lavorazione CNC dell'acrilico non è priva di inconvenienti. Come accennato, l'acrilico è più soggetto a screpolature e scheggiature rispetto al policarbonato ed è leggermente più difficile da lavorare, poiché perde l'integrità strutturale e inizia a sciogliersi a temperature superiori a 160°C. Quando si progettano parti acriliche per la lavorazione CNC, è necessario tenere presente il punto di fusione relativamente basso, poiché rende il materiale più facile da deformare durante la produzione. Per evitare il rischio di fusione e ottenere una finitura superficiale di alta qualità, è fondamentale utilizzare la velocità di avanzamento e la profondità di passaggio adeguate. Inoltre, per ridurre le vibrazioni e ottenere tagli di alta qualità, le parti acriliche devono essere lavorate con frese con scanalature corte e profondità di taglio pari a circa la metà del diametro della punta.
L'uso previsto del tuo prodotto determinerà anche se l'acrilico è la scelta migliore per il tuo progetto CNC. Ad esempio, l’elevatissima biocompatibilità dell’acrilico lo rende una buona scelta per impianti ossei, protesi dentarie o altre applicazioni a contatto con la pelle; allo stesso modo, la sua resistenza agli agenti atmosferici, ai raggi UV e ai graffi lo rende ideale per le parti utilizzate per applicazioni esterne. D'altra parte, l'acrilico potrebbe non essere la scelta migliore per contenitori per alimenti esposti ad alte temperature, come lavastoviglie o forni a microonde, perché le parti acriliche mantengono le loro dimensioni solo fino a 149 °C (65 °F), dove ad una temperatura punto in cui iniziano ad ammorbidirsi.
Vantaggi e svantaggi delle parti di produzione in policarbonato CNC
I vantaggi dell'utilizzo del policarbonato includono:
Chiarezza: Il policarbonato è un materiale termoplastico naturalmente trasparente con una trasmissione della luce dell'88% e può trasmettere la luce con la stessa efficacia del vetro, rendendolo ideale per lenti, illuminazione e vetro antiproiettile. Come l'acrilico, il policarbonato può essere colorato senza sacrificare la chiarezza.
Varietà: Esistono diverse formulazioni di policarbonato sul mercato, comprese varianti riempite di vetro e conformi alla FDA, quindi sarai in grado di trovarne una che soddisfi le esigenze del tuo progetto CNC.
Forza e resistenza agli urti: Il policarbonato ha circa 200 volte la resistenza alla trazione del vetro ed è altamente resistente agli urti. Come tale, viene spesso utilizzato nel vetro antiproiettile e negli equipaggiamenti protettivi.
Ritiro e stabilità dimensionale: Il policarbonato mantiene le sue dimensioni nella maggior parte delle condizioni e ha un ritiro basso compreso tra 0.6 e 0.9%.
Resistenza ambientale: Il policarbonato è naturalmente resistente ai raggi UV e può sopportare diversi livelli di umidità e temperature fluttuanti, rendendolo un materiale eccellente per applicazioni esterne e occhiali.
Resistenza chimica: Il policarbonato è resistente a un'ampia varietà di sostanze chimiche, inclusi acidi diluiti, oli, cere, idrocarburi alifatici, alcoli e grassi.
Igroscopicità: Il policarbonato è leggermente meno igroscopico dell'acrilico.
Compatibilità con rivestimenti: Come l'acrilico, i componenti in policarbonato possono essere rivestiti con rivestimenti antistatici, duri e antiriflesso. Il policarbonato è anche compatibile con i raggi UV e antiappannamento.
Alta lavorabilità: Poiché il policarbonato è molto durevole e resistente al calore, è più facile da lavorare rispetto agli acrilici.
Sebbene il policarbonato offra molti vantaggi, ci sono anche alcuni svantaggi nell’utilizzarlo nei progetti di lavorazione CNC, tra cui costi elevati e tendenza ad ammaccarsi. Poiché il policarbonato si graffia facilmente, è più probabile che sia necessaria la finitura, il che è ulteriormente complicato dal fatto che solo alcuni processi di finitura, come la lucidatura a vapore e il rivestimento, sono adatti per le parti in policarbonato. Inoltre, il PC ha una resistenza media agli agenti atmosferici, ma non ai raggi UV.
Inoltre, vale la pena notare che anche le parti in policarbonato sono soggette ad ammaccature o vuoti nelle sezioni più spesse. Per evitare ciò, è meglio suddividere i componenti più spessi in parti più piccole e sottili che possono essere assemblate in seguito.
Opzioni di finitura in acrilico e policarbonato
Sono disponibili numerose opzioni di finitura per acrilico e policarbonato, alcune delle quali possono aiutare a preparare le parti per le applicazioni finali in termini di aspetto ed estetica e persino a migliorare la chiarezza:
Trattamento superficiale post-lavorato: Il trattamento superficiale standard e più economico, "post-lavorato" o "post-fresato", implica l'assenza di ulteriore post-elaborazione del pezzo. Le parti lavorate hanno una finitura dimensionale ridotta e possono rappresentare un'opzione di produzione più rapida ed economica. In alcuni casi, le parti lavorate possono presentare piccoli ma visibili segni, imperfezioni o graffi sulla superficie.
Sabbiatura: La sabbiatura è un metodo economico di preparazione della superficie che crea un aspetto uniforme, tende a lasciare una finitura opaca o satinata ed è efficace nella rimozione dei segni degli utensili e delle imperfezioni superficiali.
Lucidatura a vapore: Questa opzione di finitura utilizza il vapore di solvente per trasformare le superfici opache o opache in superfici lisce, lucide o otticamente trasparenti. La lucidatura a vapore viene spesso utilizzata su parti in cui le superfici ruvide sono inaccettabili o dove la trasparenza è fondamentale.
La superficie lavorata delle parti in acrilico e policarbonato è solitamente traslucida se si presta sufficiente attenzione durante il taglio, ma può diventare quasi opaca se il materiale viene fuso. Se si verifica la fusione, l'opacità della superficie può essere risolta con opzioni di post-elaborazione come la lucidatura a vapore. Tuttavia, è opportuno notare che la superficie lavorata a CNC delle parti in acrilico e policarbonato non sarà otticamente trasparente, anche se è possibile ottenere la trasparenza ottica se si utilizzano utensili diamantati, ma ciò deve essere espressamente richiesto durante il processo di preventivo perché influisce chiarezza ottica. Costi notevolmente aumentati.
Lavorabilità CNC di acrilico e policarbonato
È necessario prestare particolare attenzione alla progettazione degli acrilici lavorati a CNC a causa del maggiore rischio di fessurazioni da stress. Tenendo presente questo, si consigliano strumenti da taglio affilati per evitare di sciogliere l'acrilico o causare crepe; sebbene i coltelli in metallo duro siano molto meno costosi, i coltelli diamantati producono la migliore finitura superficiale. È inoltre necessario utilizzare una velocità di avanzamento relativamente elevata per evitare che l'acrilico si sciolga, ma tenere presente che una velocità di avanzamento troppo elevata può provocare una pressione di taglio estremamente elevata e una rottura.
Sebbene il policarbonato sia generalmente migliore per la lavorazione CNC grazie alla sua rigidità, tenacità, durata e punto di fusione più elevato, lo svantaggio è che il policarbonato non è trasparente come l'acrilico. Tuttavia, se è necessario creare parti speciali come dispositivi di protezione, scatole di fusibili o componenti grandi e resistenti, la trasparenza potrebbe non essere un problema. D'altra parte, se stai progettando un prodotto in cui la trasparenza è una priorità assoluta, potrebbe valerne la pena la lavorazione CNC dell'acrilico.
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La scelta del materiale giusto per il tuo progetto di fabbricazione può fare la differenza tra successo e fallimento. Anche se abbiamo esplorato i pro e i contro dell'acrilico e del policarbonato, vale la pena ricordare che non sono le uniche opzioni. Molti materiali di lavorazione CNC possono essere compatibili con il design del tuo pezzo e l'applicazione prevista, e la selezione del materiale giusto può essere un processo complesso.
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Conclusione
Rispetto all'acrilico, il policarbonato lavorato a CNC offre proprietà uniche richieste per diverse applicazioni, rendendo questi materiali un sostituto ideale del vetro. Questo articolo mette a confronto le differenze nelle proprietà dei materiali, nelle applicazioni, nelle opzioni di lavorazione e trattamento superficiale. Tuttavia, determinare il materiale perfetto per il tuo prodotto dipenderà dalle tue esigenze.