Wiele gałęzi przemysłu wymaga przezroczystych części z tworzyw sztucznych, takich jak światła samochodowe, światłowody itp. Poliwęglan i akryl są popularnymi materiałami do produkcji części optycznych i przezroczystych. Jednak wybór między poliwęglanem a akrylem do projektu CNC może być trudny, ponieważ te dwa materiały mają podobne właściwości. Dlatego zrozumienie unikalnych właściwości tych materiałów ma kluczowe znaczenie dla końcowego wyniku projektu CNC. W tym artykule omówimy wszystko, co musisz wiedzieć o obróbce CNC akrylu i poliwęglanu, abyś mógł wybrać najlepszy materiał do swojego projektu CNC.
Akryl, znany również jako pleksi lub polimetakrylan metylu (PMMA), oraz poliwęglan to lekkie, przezroczyste tworzywa termoplastyczne, które są obrabiane CNC w celu utworzenia przezroczystych części. Akryl znany jest ze swojej wytrzymałości i przejrzystości, co czyni go doskonałą alternatywą dla standardowego szkła, natomiast poliwęglan jest bardzo wytrzymały i odporny na uderzenia, co czyni go idealnym materiałem do zastosowań wymagających przezroczystości i większej trwałości, takich jak szkło bezpieczne.
Chociaż akryl (PMMA) i poliwęglan są pod wieloma względami podobne, istnieją pewne istotne różnice między tymi dwoma popularnymi materiałami, które mogą sprawić, że jeden materiał będzie lepszy od drugiego w konkretnym zastosowaniu lub wpłynąć na proces obróbki CNC, wpływając w ten sposób na czas realizacji i koszty .
Obróbka CNC akrylu i poliwęglanu: co musisz wiedzieć
obróbka CNC akrylu, zazwyczaj lepiej jest wybrać akryl lany niż akryl ekstrudowany, ponieważ ten drugi jest bardziej podatny na pękanie lub odpryski podczas obróbki. Oznacza to, że czasami należy ostrożnie wybierać strategie ścieżki narzędzia, aby uniknąć fragmentacji części. Ponadto, ponieważ akryle nie są bardzo odporne na ciepło, w celu uzyskania gładkiego wykończenia powierzchni należy używać ostrych narzędzi tnących. Niska temperatura topnienia akrylu oznacza, że podczas obróbki należy stosować niższe szybkości posuwu skrawania niż w przypadku innych tworzyw sztucznych, ponieważ wyższe szybkości posuwu powodują większe tarcie i ciepło, co może spowodować uszkodzenie części. Jeśli to konieczne, akryl można przechowywać w lodówce przed obróbką, aby zachować możliwie najchłodniejszą temperaturę.
Obróbka CNC poliwęglanu.Poliwęglan jest wytrzymały i odporny na uderzenia, dzięki czemu lepiej nadaje się do obróbki skrawaniem, zwłaszcza frezowania CNC. Jednak ostrość narzędzia tnącego jest nadal ważna podczas obróbki poliwęglanu CNC, ponieważ arkusz poliwęglanu może się stopić, jeśli podczas obróbki CNC wygeneruje się zbyt dużo ciepła. Ponieważ poliwęglan jest mniej kruchy niż akryl, jest łatwiejszy w obróbce CNC i pozwala na bardziej standardowe strategie ścieżki narzędzia. Dodatkowo, ze względu na wyższy zakres temperatur roboczych, można zastosować bardziej agresywne strategie, które rzadziej powodują problemy, co potencjalnie pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze.
Zastosowania akrylowe i poliwęglanowe
Zarówno akryl, jak i poliwęglan są lekkie, łatwe w obróbce i mają unikalne właściwości, które czynią je odpowiednimi do szeregu zastosowań w różnych gałęziach przemysłu.
Akryl jest popularnym materiałem w przemyśle motoryzacyjnym, budowlanym i lotniczym i jest powszechnie stosowany w przedmiotach takich jak suszarki, soczewki, osłony radiacyjne i eksykatory. Ponadto jego przejrzystość, wytrzymałość i wysoka odporność na uderzenia sprawiają, że jest to doskonały zamiennik szkła i można go powszechnie stosować w szklarniach, akwariach, terrariach, barierach ochronnych i nie tylko.
poliwęglan, podobnie jak akryl, jest popularny w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i budowlanym, ale jego odporność na ciepło i duża stabilność wymiarowa sprawiają, że jest bardzo popularny w przemyśle medycznym, gdzie części z poliwęglanu CNC są w stanie wytrzymać ograniczoną sterylizację w autoklawie i radiację. Wśród jego bardziej powszechnych zastosowań poliwęglan jest powszechnie stosowany w ekspozytorach detalicznych w punktach sprzedaży, osłonach twarzy, budownictwie, przezroczystych kolektorach, kuloodpornych oknach i nie tylko.
Zalety i wady stosowania akrylu CNC do wykonywania części
Akryl ma szereg pozytywnych właściwości, w tym:
Przejrzystość: Akryl przepuszcza do 92% światła, dzięki czemu jest bardziej przezroczysty niż niektóre gatunki szkła i większość innych tworzyw termoplastycznych. Można go również barwić bez utraty przezroczystości, chociaż można również wykonać bardziej nieprzezroczyste części akrylowe. Co więcej, dzięki zawartości stabilizatorów UV posiada lepszą odporność na promieniowanie UV i działa w zakresie temperatur 40-80°C.
Wytrzymałość: Akryl jest mocniejszy i bardziej odporny na uderzenia niż szkło. Większość gatunków akrylu jest od czterech do ośmiu razy mocniejsza niż szkło.
Odporność na środowisko: Akryl jest naturalnie odporny na zarysowania, warunki atmosferyczne i promieniowanie UV, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań zewnętrznych.
Odporność chemiczna: Akryl jest odporny na wiele substancji chemicznych, w tym zasady, detergenty, środki czyszczące i rozcieńczone kwasy mineralne.
Higroskopijność: Akryl charakteryzuje się niską absorpcją wilgoci, co pozwala zachować swój rozmiar podczas stosowania na zewnątrz.
Kompatybilność z powłokami: Części akrylowe można powlekać warstwami antystatycznymi, utwardzającymi lub przeciwodblaskowymi w celu poprawy jakości ich powierzchni, przedłużenia ich żywotności i zapewnienia spełnienia określonych wymagań.
Niedrogie: Pomimo swojej wytrzymałości, trwałości i przejrzystości akryl jest stosunkowo niedrogi w produkcji i przetwarzaniu. Dla porównania poliwęglan jest o około 35 – 40% droższy.
Kolor: Akryl dostępny jest w różnych kolorach.
Wady akrylu
Obróbka CNC akrylu nie jest pozbawiona wad. Jak już wspomniano, akryl jest bardziej podatny na pękanie i odpryskiwanie niż poliwęglan i jest nieco trudniejszy w obróbce, ponieważ traci integralność strukturalną i zaczyna się topić w temperaturach powyżej 160°C. Projektując części akrylowe do obróbki CNC, należy pamiętać o stosunkowo niskiej temperaturze topnienia, ponieważ ułatwia to odkształcenie materiału podczas produkcji. Aby uniknąć ryzyka stopienia i uzyskać wysokiej jakości wykończenie powierzchni, niezwykle ważne jest zastosowanie właściwej prędkości posuwu i głębokości przejścia. Ponadto, aby ograniczyć drgania i uzyskać wysoką jakość cięć, części akrylowe należy obrabiać frezami o krótkiej długości rowka i głębokości skrawania wynoszącej w przybliżeniu połowę średnicy wiertła.
Przeznaczenie produktu będzie również determinować, czy akryl będzie najlepszym wyborem dla Twojego projektu CNC. Na przykład bardzo wysoka biokompatybilność akrylu sprawia, że jest to dobry wybór do implantów kości, protez lub innych zastosowań mających kontakt ze skórą; podobnie, jego odporność na warunki atmosferyczne, promieniowanie UV i zarysowania sprawia, że idealnie nadaje się do części używanych do zastosowań zewnętrznych. Z drugiej strony akryl może nie być najlepszym wyborem do pojemników na żywność narażonych na działanie wysokich temperatur, takich jak zmywarki lub kuchenki mikrofalowe, ponieważ części akrylowe zachowują swoje wymiary tylko do 149°F (65°C), gdzie przy jednym momencie zaczynają mięknąć.
Zalety i wady części do produkcji poliwęglanu CNC
Zalety stosowania poliwęglanu obejmują:
Przejrzystość: Poliwęglan to naturalnie przezroczysty materiał termoplastyczny o przepuszczalności światła na poziomie 88%, który przepuszcza światło równie skutecznie jak szkło, dzięki czemu idealnie nadaje się do soczewek, oświetlenia i szkła kuloodpornego. Podobnie jak akryl, poliwęglan można barwić bez utraty przejrzystości.
Różnorodność: Na rynku dostępnych jest kilka formuł poliwęglanu, w tym warianty wypełnione szkłem i zgodne z wymogami FDA, więc z pewnością znajdziesz taki, który spełni potrzeby Twojego projektu CNC.
Wytrzymałość i odporność na uderzenia: Poliwęglan ma około 200 razy większą wytrzymałość na rozciąganie niż szkło i jest bardzo odporny na uderzenia. Jako taki jest często stosowany w szkle kuloodpornym i sprzęcie ochronnym.
Skurcz i stabilność wymiarowa: Poliwęglan zachowuje swoje wymiary w większości warunków i ma niski skurcz wynoszący 0.6 – 0.9%.
Odporność na środowisko: Poliwęglan jest naturalnie odporny na promieniowanie UV i może wytrzymać zmienny poziom wilgotności i wahania temperatur, co czyni go doskonałym materiałem do zastosowań zewnętrznych i okularów.
Odporność chemiczna: Poliwęglan jest odporny na szeroką gamę substancji chemicznych, w tym rozcieńczone kwasy, oleje, woski, węglowodory alifatyczne, alkohole i smary.
Higroskopijność: Poliwęglan jest nieco mniej higroskopijny niż akryl.
Kompatybilność z powłokami: Podobnie jak elementy akrylowe, elementy poliwęglanowe można pokrywać powłokami antystatycznymi, twardymi i przeciwodblaskowymi. Poliwęglan jest również odporny na promieniowanie UV i zaparowanie.
Wysoka skrawalność: Ponieważ poliwęglan jest bardzo trwały i odporny na ciepło, jest łatwiejszy w obróbce niż akryl.
Chociaż poliwęglan ma wiele zalet, istnieją również pewne wady stosowania poliwęglanu w projektach obróbki CNC, w tym wysoki koszt i skłonność do wgnieceń. Ponieważ poliwęglan łatwo ulega zarysowaniom, bardziej prawdopodobne jest, że będzie wymagane wykończenie, co dodatkowo komplikuje fakt, że w przypadku części z poliwęglanu odpowiednie są tylko niektóre procesy wykańczania, takie jak polerowanie i powlekanie naparowane. Ponadto PC ma średnią odporność na warunki atmosferyczne, ale nie jest odporny na promieniowanie UV.
Warto również zauważyć, że części poliwęglanowe są również podatne na wgniecenia lub puste przestrzenie w grubszych przekrojach. Aby temu zapobiec, najlepiej podzielić grubsze elementy na mniejsze, cieńsze części, które można później złożyć.
Możliwość wykończenia akrylem i poliwęglanem
Dostępnych jest wiele opcji wykańczania akrylu i poliwęglanu, a niektóre z nich mogą pomóc w przygotowaniu części do zastosowań końcowych pod względem wyglądu i estetyki, a nawet poprawić przejrzystość:
Obróbka powierzchni po obróbce: Standardowa i najbardziej ekonomiczna obróbka powierzchni „po obróbce” lub „po frezowaniu” oznacza brak dodatkowej obróbki końcowej części. Części obrobione mają dokładne wykończenie wymiarowe i mogą stanowić szybszą i tańszą opcję produkcji. W niektórych przypadkach obrobione części mogą mieć małe, ale widoczne ślady narzędzi, skazy lub zadrapania.
Śrutowanie: Śrutowanie to ekonomiczna metoda przygotowania powierzchni, która zapewnia jednolity wygląd, pozostawia matowe lub satynowe wykończenie i skutecznie usuwa ślady narzędzi i niedoskonałości powierzchni.
Polerowanie parowe: Ta opcja wykańczania wykorzystuje opary rozpuszczalnika w celu przekształcenia matowych lub nieprzezroczystych powierzchni w gładkie, o wysokim połysku lub optycznie przejrzyste powierzchnie. Polerowanie parowe jest często stosowane w przypadku części, których szorstkie powierzchnie są niedopuszczalne lub gdzie przejrzystość ma kluczowe znaczenie.
Obrobiona powierzchnia części akrylowych i poliwęglanowych jest zwykle półprzezroczysta, jeśli podczas cięcia zachowana zostanie wystarczająca ostrożność, ale może stać się prawie nieprzezroczysta w przypadku stopienia materiału. Jeśli nastąpi topienie, nieprzezroczystość powierzchni można rozwiązać za pomocą opcji obróbki końcowej, takich jak polerowanie parowe. Warto jednak zauważyć, że obrobiona CNC powierzchnia części akrylowych i poliwęglanowych nie będzie optycznie przezroczysta, chociaż możliwe jest osiągnięcie przejrzystości optycznej przy użyciu narzędzi diamentowych, ale należy to specjalnie zgłosić podczas procesu wyceny, ponieważ ma to wpływ przejrzystość optyczna. Znacząco zwiększone koszty.
Możliwość obróbki CNC akrylu i poliwęglanu
Należy zachować szczególną ostrożność przy projektowaniu akrylu obrabianego CNC ze względu na większy potencjał pękania naprężeniowego. Mając to na uwadze, zaleca się stosowanie ostrych narzędzi tnących, aby uniknąć stopienia akrylu lub spowodowania pęknięć; chociaż noże węglikowe są znacznie tańsze, noże diamentowe zapewniają najlepsze wykończenie powierzchni. Konieczne jest również stosowanie stosunkowo dużej szybkości posuwu, aby zapobiec stopieniu akrylu, należy jednak pamiętać, że zbyt duża prędkość posuwu może skutkować wyjątkowo wysokim naciskiem skrawania i pękaniem.
Chociaż poliwęglan jest ogólnie lepszy do obróbki CNC ze względu na jego sztywność, wytrzymałość, trwałość i wyższą temperaturę topnienia, wadą jest to, że poliwęglan nie jest tak przezroczysty jak akryl. Jeśli jednak konieczne jest utworzenie części specjalnego przeznaczenia, takich jak sprzęt ochronny, skrzynki bezpieczników lub duże, wytrzymałe komponenty, przezroczystość może nie stanowić problemu. Z drugiej strony, jeśli projektujesz produkt, dla którego przezroczystość jest najwyższym priorytetem, warto zdecydować się na obróbkę CNC akrylu.
Zdobądź wysokiej jakości części PC i PMMA dzięki prototypowi AN
AN-Prototype to niezawodny dostawca usług obróbki CNC tworzyw sztucznych, oferujący wysokiej jakości i precyzyjne części PC i PMMA. Wiedza naszych doświadczonych inżynierów i mechaników pozwala nam dostarczać wysokiej jakości części wykonane z konstrukcyjnych tworzyw sztucznych, takich jak akryl i poliwęglan.
Wybór odpowiedniego materiału do projektu produkcyjnego może zadecydować o sukcesie lub porażce. Chociaż badaliśmy zalety i wady akrylu i poliwęglanu, warto pamiętać, że nie są to jedyne opcje. Wiele materiałów do obróbki CNC może być zgodnych z projektem części i jej zamierzonym zastosowaniem, a wybór odpowiedniego materiału może być złożonym procesem.
Na szczęście partnerzy produkcyjni, tacy jak AN-Prototype, mogą zmniejszyć złożoność i rozwiązać wyzwania stojące przed niektórymi materiałami. Oprócz pomocy w podjęciu decyzji, czy akryl, poliwęglan lub inny materiał będzie dla Ciebie najlepszy, nasz zespół może zapewnić Ci narzędzia i wiedzę specjalistyczną, których potrzebujesz, aby zapewnić możliwie płynny i opłacalny przebieg produkcji.
Oferujemy również kompleksowe możliwości obróbki, w tym obróbkę CNC, druk 3D, odlewanie próżniowe, szybkie oprzyrządowanie i wiele innych. Wszystko to pomaga nam spełnić Twoje unikalne wymagania, niezależnie od tego, jak wąskie tolerancje i wykończenie powierzchni mogą być. Skontaktuj się z nami już dziś i pozwól nam zająć się prototypowaniem i produkcją części przy krótszym czasie realizacji i konkurencyjnych cenach.
Podsumowanie
W porównaniu do akrylu, poliwęglan obrabiany CNC oferuje unikalne właściwości wymagane do różnych zastosowań, dzięki czemu materiały te są idealnym zamiennikiem szkła. W artykule porównano różnice we właściwościach materiałów, zastosowaniach, możliwościach przetwarzania i obróbki powierzchni. Jednak określenie idealnego materiału dla Twojego produktu będzie zależeć od Twoich potrzeb.