Muitas indústrias necessitam de peças plásticas transparentes, como faróis automotivos, guias de luz, etc. O policarbonato e o acrílico são materiais populares para a fabricação de peças ópticas e transparentes. No entanto, escolher entre policarbonato e acrílico para o seu projeto de usinagem CNC pode ser um desafio, pois ambos os materiais possuem propriedades semelhantes. Portanto, compreender as propriedades específicas desses materiais é fundamental para o resultado final do seu projeto de usinagem CNC. Neste artigo, abordaremos o que você precisa saber sobre usinagem CNC de acrílico e policarbonato para que você possa escolher o melhor material para o seu projeto.
Acrílico, também conhecido como plexiglass ou polimetilmetacrilato (PMMA), e policarbonato são termoplásticos leves e transparentes que são usinados em CNC para criar peças transparentes. O acrílico é conhecido por sua resistência e clareza, sendo uma excelente alternativa ao vidro padrão, enquanto o policarbonato é muito resistente e resistente a impactos, sendo um material ideal para aplicações que exigem transparência e maior durabilidade, como a escolha de vidros de segurança.
Embora o acrílico (PMMA) e o policarbonato sejam semelhantes em muitos aspectos, existem algumas diferenças importantes entre esses dois materiais comuns que podem tornar um material melhor que o outro para uma aplicação específica ou afetar o processo de usinagem CNC, afetando assim o tempo e o custo. .
Usinagem CNC de acrílico e policarbonato: o que você precisa saber
Na usinagem CNC de acrílico, geralmente é melhor optar por acrílico fundido em vez de acrílico extrudado, pois este último é mais propenso a rachaduras ou lascas durante a usinagem. Isso significa que as estratégias de trajetória da ferramenta precisam ser escolhidas com cuidado para evitar a fragmentação da peça. Além disso, como os acrílicos não são muito resistentes ao calor, ferramentas de corte afiadas devem ser usadas para obter um acabamento superficial liso. O baixo ponto de fusão do acrílico também exige taxas de avanço de corte menores do que as utilizadas com outros plásticos, pois taxas de avanço mais altas criam mais atrito e calor, podendo danificar a peça. Se necessário, o acrílico pode ser mantido refrigerado antes do processamento para garantir que permaneça o mais frio possível.
Usinagem CNC de Policarbonato. O policarbonato é resistente e suporta impactos, tornando-o mais adequado para usinagem, especialmente fresagem CNC. No entanto, a afiação da ferramenta de corte continua sendo importante na usinagem CNC de policarbonato, pois a chapa pode derreter se houver geração excessiva de calor durante o processo. Como o policarbonato é menos quebradiço que o acrílico, tende a ser mais fácil de usinar em CNC e permite estratégias de trajetória de ferramenta mais padronizadas. Além disso, devido à maior faixa de temperatura de operação, estratégias mais agressivas podem ser utilizadas, com menor probabilidade de causar problemas, o que pode economizar tempo e dinheiro.
Aplicações em Acrílico e Policarbonato
Tanto o acrílico quanto o policarbonato são leves, processáveis e possuem propriedades exclusivas que os tornam adequados para uma variedade de aplicações em todos os setores.
O acrílico é um material popular nas indústrias automotiva, de construção e aeroespacial, sendo comumente utilizado em itens como caixas de secagem, lentes, blindagens contra radiação e dessecadores. Além disso, sua transparência, resistência e alta resistência a impactos o tornam um excelente substituto para o vidro, sendo frequentemente encontrado em estufas, aquários, terrários, barreiras de segurança e muito mais.
O policarbonato , assim como o acrílico, é popular nas indústrias automotiva, aeroespacial e da construção civil, mas sua resistência ao calor e alta estabilidade dimensional o tornam muito popular na indústria médica, onde peças de policarbonato usinadas por CNC podem suportar esterilização limitada em autoclave e por radiação. Entre suas aplicações mais comuns, o policarbonato é frequentemente usado em displays de ponto de venda, protetores faciais, construção civil, coletores transparentes, janelas à prova de balas e muito mais.
Vantagens e desvantagens de usar acrílico CNC para fazer peças
O acrílico tem uma série de propriedades positivas, incluindo:
Transparência: O acrílico permite a passagem de até 92% da luz, tornando-o mais transparente do que alguns tipos de vidro e a maioria dos outros termoplásticos. Ele também pode ser tingido sem perder a transparência, embora peças de acrílico mais opacas também possam ser fabricadas. Além disso, quando formulado com estabilizadores UV, apresenta melhor resistência à radiação ultravioleta e funciona na faixa de temperatura de 40 a 80 °C.
Resistência: O acrílico é mais forte e resistente a impactos do que o vidro. A maioria dos tipos de acrílico é de quatro a oito vezes mais resistente do que o vidro.
Resistência ambiental: O acrílico é naturalmente resistente a riscos, intempéries e radiação UV, tornando-o ideal para aplicações externas.
Resistência química: O acrílico é resistente a muitos produtos químicos, incluindo álcalis, detergentes, produtos de limpeza e ácidos minerais diluídos.
Higroscopicidade: O acrílico possui baixa absorção de umidade, o que lhe permite manter seu tamanho quando usado ao ar livre.
Compatibilidade com revestimentos: As peças acrílicas podem ser revestidas com camadas antiestáticas, de endurecimento superficial ou antirreflexo para melhorar a qualidade da superfície, prolongar sua vida útil e garantir que atendam a requisitos específicos.
Acessível: Apesar de sua resistência, durabilidade e transparência, o acrílico é relativamente barato de fabricar e processar. Em comparação, o policarbonato é cerca de 35 a 40% mais caro.
Cor: O acrílico está disponível em diversas cores.
Desvantagens do acrílico
A usinagem CNC de acrílico tem suas desvantagens. Como mencionado, o acrílico é mais propenso a rachar e lascar do que o policarbonato, e é um pouco mais difícil de processar, pois perde integridade estrutural e começa a derreter em temperaturas acima de 160°C. Ao projetar peças de acrílico para usinagem CNC, você precisa ter em mente o ponto de fusão relativamente baixo, pois facilita a deformação do material durante a fabricação. Para evitar o risco de fusão e obter um acabamento superficial de alta qualidade, é fundamental usar a taxa de avanço e a profundidade de passe adequadas. Além disso, para reduzir a trepidação e obter cortes de alta qualidade, as peças de acrílico devem ser usinadas com fresas que tenham comprimentos de canal curtos e profundidades de corte que sejam aproximadamente metade do diâmetro da broca.
O uso pretendido do seu produto também determinará se o acrílico é a melhor escolha para o seu projeto CNC. Por exemplo, a elevada biocompatibilidade do acrílico torna-o uma boa escolha para implantes ósseos, dentaduras ou outras aplicações de contacto com a pele; da mesma forma, sua resistência a intempéries, radiação UV e arranhões o torna ideal para peças usadas em aplicações externas. Por outro lado, o acrílico pode não ser a melhor escolha para recipientes de alimentos expostos a altas temperaturas, como máquinas de lavar louça ou fornos de micro-ondas, porque as peças de acrílico só mantêm suas dimensões até 149°C (65°F), onde em um ponto eles começam a amolecer.
Vantagens e desvantagens das peças de fabricação de policarbonato CNC
As vantagens de usar policarbonato incluem:
Transparência: O policarbonato é um termoplástico naturalmente transparente com 88% de transmissão de luz, capaz de transmitir luz com a mesma eficácia que o vidro, o que o torna ideal para lentes, iluminação e vidros à prova de balas. Assim como o acrílico, o policarbonato pode ser colorido sem perder a transparência.
Variedade: Existem diversas formulações de policarbonato no mercado, incluindo variantes com carga de vidro e em conformidade com a FDA, portanto, você poderá encontrar uma que atenda às necessidades do seu projeto CNC.
Resistência e durabilidade: O policarbonato possui aproximadamente 200 vezes a resistência à tração do vidro e é altamente resistente a impactos. Por isso, é frequentemente utilizado em vidros à prova de balas e equipamentos de proteção.
Encolhimento e estabilidade dimensional: O policarbonato mantém suas dimensões na maioria das condições e apresenta um baixo encolhimento de 0.6 a 0.9%.
Resistência ambiental: O policarbonato é naturalmente resistente à radiação UV e suporta diferentes níveis de umidade e temperaturas variáveis, tornando-o um excelente material para aplicações externas e óculos de proteção.
Resistência química: O policarbonato é resistente a uma ampla variedade de produtos químicos, incluindo ácidos diluídos, óleos, ceras, hidrocarbonetos alifáticos, álcoois e graxas.
Higroscopicidade: O policarbonato é ligeiramente menos higroscópico que o acrílico.
Compatibilidade com revestimentos: Assim como o acrílico, os componentes de policarbonato podem receber revestimentos antiestáticos, de alta resistência e antirreflexo. O policarbonato também é compatível com raios UV e revestimentos antiembaçantes.
Alta usinabilidade: Como o policarbonato é muito durável e resistente ao calor, é mais fácil de usinar do que o acrílico.
Embora o policarbonato ofereça muitas vantagens, também existem algumas desvantagens no uso do policarbonato em projetos de usinagem CNC, incluindo alto custo e tendência a amassar. Como o policarbonato risca facilmente, é mais provável que seja necessário acabamento, o que é ainda mais complicado pelo fato de que apenas alguns processos de acabamento, como polimento a vapor e revestimento, são adequados para peças de policarbonato. Além disso, o PC tem resistência média às intempéries, mas não aos raios UV.
Além disso, é importante notar que as peças de policarbonato também são propensas a amassados ou vazios em seções mais espessas. Para evitar isso, é melhor quebrar os componentes mais grossos em peças menores e mais finas que podem ser montadas posteriormente.
Opções de acabamento em acrílico e policarbonato
Há uma variedade de opções de acabamento disponíveis para acrílico e policarbonato, algumas das quais podem ajudar a preparar peças para aplicações finais em termos de aparência e estética, e até mesmo melhorar a clareza:
Tratamento de superfície pós-usinagem : O tratamento de superfície padrão e mais econômico, "pós-usinagem" ou "pós-fresagem", significa que não há pós-processamento adicional da peça. As peças usinadas apresentam um acabamento dimensional preciso e podem representar uma opção de fabricação mais rápida e acessível. Em alguns casos, as peças usinadas podem apresentar pequenas marcas de ferramenta, imperfeições ou arranhões visíveis na superfície.
Jateamento abrasivo: O jateamento abrasivo é um método econômico de preparação de superfícies que cria uma aparência uniforme, tende a deixar um acabamento fosco ou acetinado e é eficaz na remoção de marcas de ferramentas e imperfeições da superfície.
Polimento a vapor: Esta opção de acabamento utiliza vapor de solvente para transformar superfícies foscas ou opacas em superfícies lisas, de alto brilho ou opticamente transparentes. O polimento a vapor é frequentemente utilizado em peças onde superfícies ásperas são inaceitáveis ou onde a transparência é fundamental.
A superfície usinada das peças de acrílico e policarbonato geralmente é translúcida se for tomado cuidado suficiente durante o corte, mas pode tornar-se quase opaca se o material for derretido. Se ocorrer derretimento, a opacidade da superfície pode ser resolvida com opções de pós-processamento, como polimento a vapor. No entanto, é importante notar que a superfície usinada CNC das peças de acrílico e policarbonato não será opticamente transparente, embora seja possível obter clareza óptica se forem utilizadas ferramentas diamantadas, mas isso deve ser solicitado especificamente durante o processo de cotação porque afeta clareza óptica. Aumentou significativamente os custos.
Usinabilidade CNC de Acrílico e Policarbonato
Cuidado especial deve ser tomado com o projeto de acrílicos usinados em CNC devido ao maior potencial de fissuração por tensão. Pensando nisso, recomenda-se usar ferramentas de corte afiadas para evitar derreter o acrílico ou causar rachaduras; embora as facas de metal duro sejam muito mais baratas, as facas de diamante produzem o melhor acabamento superficial. Também é necessário usar uma taxa de avanço relativamente rápida para evitar que o acrílico derreta, mas tenha em mente que uma taxa de avanço muito rápida pode resultar em pressão de corte extremamente alta e quebra.
Embora o policarbonato seja geralmente melhor para usinagem CNC devido à sua rigidez, resistência, durabilidade e maior ponto de fusão, a desvantagem é que o policarbonato não é tão transparente quanto o acrílico. No entanto, se você precisar criar peças para fins especiais, como equipamentos de proteção, caixas de fusíveis ou componentes grandes e resistentes, a transparência pode não ser um problema. Por outro lado, se você estiver projetando um produto onde a transparência é uma prioridade, a usinagem CNC de acrílico pode valer a pena.
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Escolher o material certo para o seu projeto de fabricação pode ser a diferença entre o sucesso e o fracasso. Embora tenhamos explorado os prós e os contras do acrílico e do policarbonato, vale lembrar que eles não são suas únicas opções. Muitos materiais de usinagem CNC podem ser compatíveis com o design da sua peça e a aplicação pretendida, e selecionar o material certo pode ser um processo complexo.
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Conclusão
Comparado ao acrílico, o policarbonato usinado CNC oferece propriedades únicas necessárias para diferentes aplicações, tornando esses materiais um substituto ideal para o vidro. Este artigo compara as diferenças nas propriedades dos materiais, aplicações, opções de processamento e tratamento de superfície. Porém, determinar o material perfeito para o seu produto dependerá das suas necessidades.
