Bewerking van acryl versus polycarbonaat:belangrijkste verschillen en het kiezen van het juiste materiaal

Gepubliceerd op 16 november 2022

Eerder gepubliceerd op fastradius.com op 16 november 2022

Acryl, ook bekend als plexiglas of polymethylmethacrylaat (PMMA), en polycarbonaat zijn beide lichtgewicht, transparante kunststoffen die geschikt zijn voor het vervaardigen van onderdelen via CNC-bewerking. Acryl staat bekend om zijn sterkte en transparantie, waardoor het een uitstekend alternatief is voor standaardglas, terwijl polycarbonaat ongelooflijk sterk en slagvast is, waardoor het ideaal is voor toepassingen die zowel helderheid als verhoogde duurzaamheid vereisen, zoals veiligheidsglas.

Hoewel acryl en polycarbonaat in veel opzichten vergelijkbaar zijn, zijn er enkele belangrijke verschillen tussen deze twee veel voorkomende materialen die ervoor kunnen zorgen dat het ene materiaal beter geschikt is voor een bepaalde toepassing dan het andere, of dat het bewerkingsproces en daarmee de doorlooptijd en kosten kan beïnvloeden. In dit artikel bespreken we wat u moet weten over het bewerken van acryl en polycarbonaat, zodat u de beste productieoptie voor uw project kunt selecteren en ontwerpen kunt maken die werken met het materiaal dat u kiest.

Acryl en polycarbonaat bewerken:wat u moet weten

Als het gaat om het bewerken van acrylaat, is gegoten acrylaat vaak een betere keuze dan geëxtrudeerd acrylaat, omdat de kans groter is dat dit laatste barst of afbladdert tijdens het bewerkingsproces. Dit betekent dat de toolpath-strategieën soms een zorgvuldige selectie vereisen om te voorkomen dat het onderdeel wordt afgebroken. Omdat acryl niet erg hittebestendig is, is het bovendien noodzakelijk om scherp snijgereedschap te gebruiken om een ​​gladde oppervlakteafwerking te verkrijgen. Het lage smeltpunt van acryl betekent dat het tijdens de bewerking ook nodig zal zijn om een ​​lagere snijvoeding te gebruiken dan andere kunststoffen, omdat hogere voedingen meer wrijving en hitte zullen genereren en mogelijk uw onderdeel kapot maken. Indien nodig kan acrylaat vóór de bewerking in de vriezer worden bewaard, zodat het zo koel mogelijk blijft.

Dankzij zijn taaiheid en slagvastheid is polycarbonaat beter geschikt voor machinale bewerking en is het bijzonder geschikt voor CNC-frezen. Bij het bewerken van polycarbonaat is de scherpte van het snijgereedschap echter nog steeds belangrijk, omdat polycarbonaatplaten kunnen smelten als er tijdens het bewerkingsproces te veel warmte ontstaat. Omdat polycarbonaat minder snel afbladdert dan acryl, is het doorgaans gemakkelijker te bewerken en kunnen er meer standaard toolpath-strategieën worden gebruikt. Omdat er een hoger werkbereik bij temperaturen is, kunnen bovendien agressievere strategieën worden gebruikt met een kleinere kans op problemen, waardoor mogelijk tijd en geld wordt bespaard.

Toepassingen voor acryl en polycarbonaat

Zowel acryl als polycarbonaat zijn lichtgewicht, bewerkbaar en hebben unieke eigenschappen die ze geschikt maken voor een scala aan toepassingen in verschillende industrieën.

Acryl is een populair materiaal binnen de auto-, bouw- en ruimtevaartindustrie en wordt vaak gebruikt voor zaken als droogboxen, lenzen, stralingsschermen en exsiccatoren. Bovendien maken de transparantie, sterkte en hoge slagvastheid het tot een geweldig alternatief voor glas, en wordt het vaak gebruikt in kassen, aquaria, terraria, veiligheidsbarrières en meer.

Net als acryl is polycarbonaat populair in de auto-, ruimtevaart- en bouwsector, maar door zijn weerstand tegen hitte en sterke maatvastheid is het erg populair in de medische industrie, omdat polycarbonaatonderdelen bestand zijn tegen beperkte autoclaven en stralingssterilisatie. Onder de meest voorkomende toepassingen wordt polycarbonaat vaak gebruikt voor verkoopdisplays, gelaatsschermen, architectonische kenmerken, doorzichtige spruitstukken, kogelvrije ramen en nog veel meer.

Voor- en nadelen van het gebruik van acryl voor uw onderdelen

Acryl biedt een reeks positieve eigenschappen, waaronder:

• Transparantie:  Acryl kan tot 92% van het licht doorlaten, waardoor het transparanter is dan sommige soorten glas en de meeste andere thermoplastische materialen. Het kan ook worden gekleurd zonder dat dit ten koste gaat van de transparantie, hoewel het ook mogelijk is om meer ondoorzichtige acrylonderdelen te vervaardigen.
• Kracht:  Acryl is veel sterker en slagvaster dan glas. De meeste soorten acryl zijn vier tot acht keer sterker dan glas.
• Milieubestendigheid:  Acryl is van nature bestand tegen krassen, weersinvloeden en UV-straling, waardoor het ideaal is voor buitentoepassingen.
• Chemische resistentie:  Acryl is bestand tegen veel chemicaliën, waaronder alkaliën, schoonmaakmiddelen, schoonmaakmiddelen en verdunde anorganische zuren.
• Vochtabsorptie:  Acryl heeft een lage vochtopname, waardoor het zijn afmetingen behoudt bij gebruik in buitentoepassingen.
• Compatibiliteit met coatings:  Acrylonderdelen kunnen worden gecoat met antistatische, harde of niet-reflecterende lagen om de kwaliteit van het oppervlak te verbeteren, de levensduur te verlengen en ervoor te zorgen dat ze aan specifieke eisen voldoen.
• Betaalbaarheid:  Ondanks zijn sterkte, duurzaamheid en helderheid blijft acryl relatief goedkoop te vervaardigen en te bewerken. Ter vergelijking:polycarbonaat is ongeveer 35 – 40% duurder.
• Kleur:  Acryl is verkrijgbaar in een breed scala aan kleuren.

CNC-bewerking van acryl is niet zonder nadelen. Zoals eerder opgemerkt, is acryl gevoeliger voor barsten en afbrokkelen dan polycarbonaat, en is het iets moeilijker te bewerken, omdat het zijn structurele integriteit verliest en begint te smelten bij temperaturen boven de 160°C. Bij het ontwerpen van acrylonderdelen voor CNC-bewerking moet u rekening houden met dat relatief lage smeltpunt, omdat het materiaal hierdoor gevoeliger wordt voor vervorming tijdens het productieproces. Om het risico op smelten te voorkomen en een hoogwaardige oppervlakteafwerking te bereiken, is het gebruik van de juiste voedingssnelheid en doorgangsdiepte van cruciaal belang. Op dezelfde manier moeten acrylonderdelen worden bewerkt met gereedschappen met een korte spaangroeflengte en een snijdiepte die ongeveer de helft van de diameter van de frees bedraagt, om trillingen te verminderen en kwaliteitssneden te verkrijgen.

Het beoogde gebruik van uw product bepaalt ook of acrylaat de beste optie is voor uw project. De extreme biocompatibiliteit van acryl maakt het bijvoorbeeld een goede optie voor botimplantaten, kunstgebitten of andere toepassingen die in contact komen met de huid; Op dezelfde manier maakt de weerstand tegen weersinvloeden, UV-straling en krassen het geschikt voor onderdelen die buitenshuis worden gebruikt. Aan de andere kant is acryl misschien niet de beste keuze voor voedselcontainers die worden blootgesteld aan omgevingen met hoge temperaturen, zoals vaatwassers of magnetrons, omdat acrylonderdelen hun afmetingen slechts behouden tot 65 °C, waarna ze zachter worden. 

Voor- en nadelen van het gebruik van polycarbonaat voor uw onderdelen

De positieve kanten van het gebruik van polycarbonaat zijn onder meer:

• Transparantie:  Polycarbonaat is een natuurlijk transparant thermoplastisch materiaal dat licht net zo effectief kan doorlaten als glas, waardoor het ideaal is voor lenzen, verlichting en kogelvrij glas. Net als acryl kan polycarbonaat worden gekleurd zonder dat dit ten koste gaat van de transparantie.
• Verscheidenheid:  Er zijn verschillende formuleringen van polycarbonaat op de markt, waaronder glasgevulde en FDA-conforme varianten, dus de kans is groot dat u er een kunt vinden die aan de behoeften van uw project voldoet.
• Kracht en slagvastheid:  Polycarbonaat heeft een treksterkte die ongeveer 200 keer groter is dan die van glas en is zeer goed bestand tegen schokken. Daarom wordt het vaak gebruikt in kogelwerend glas en beschermende uitrusting.
• Krimp en maatvastheid:  Polycarbonaat behoudt zijn afmetingen onder de meeste omstandigheden en heeft een lage krimpsnelheid van 0,6 – 0,9%.
• Milieubestendigheid:  Polycarbonaat is van nature bestand tegen UV-straling en is bestand tegen variërende vochtniveaus en wisselende temperaturen, waardoor het een uitstekend materiaal is voor buitentoepassingen en brillen.
• Chemische resistentie:  Polycarbonaat is bestand tegen veel chemicaliën, waaronder verdunde zuren, oliën, wassen, alifatische koolwaterstoffen, alcoholen en vetten.
• Vochtabsorptie:  Polycarbonaat heeft een iets lagere vochtopname vergeleken met acryl.
• Compatibiliteit met coatings:  Net als acryl kunnen polycarbonaatcomponenten worden gecoat met antistatische, harde coating- en niet-verblindende lagen. Polycarbonaat is ook compatibel met UV- en anticondenslagen.
• Hoge bewerkbaarheid:  Omdat het zo duurzaam is en bestand tegen hitte, is polycarbonaat gemakkelijker te bewerken dan acryl.

Hoewel polycarbonaat veel positieve eigenschappen heeft, kleven er enkele nadelen aan het gebruik van polycarbonaat voor een CNC-bewerkingsproject, waaronder de hoge kosten en de gevoeligheid voor deuken. Omdat polycarbonaat gemakkelijk krast, is bovendien de kans groter dat het moet worden afgewerkt. Dit wordt bemoeilijkt door het feit dat alleen bepaalde afwerkingsprocessen, zoals damppolijsten en coaten, werken met polycarbonaatonderdelen.

Bovendien is het belangrijk op te merken dat polycarbonaatonderdelen ook gevoelig zijn voor het ontwikkelen van putten of holtes in dikkere delen. Om dit te voorkomen, kun je dikkere elementen het beste opdelen in kleinere, dunnere delen die je later kunt monteren. Het is gemakkelijk om deze tip te onthouden door rekening te houden met de kosten:het bewerken van een dik onderdeel uit één enkel blok polycarbonaat zal doorgaans duurder zijn dan het werken met kleinere stukken vanwege de kosten van de grondstoffen en de bewerkingstijd.

Afwerkingsopties voor acryl en polycarbonaat

Er zijn verschillende afwerkingsopties beschikbaar voor acryl en polycarbonaat, waaronder enkele die ervoor zorgen dat uw onderdelen er klaar uitzien en aanvoelen voor eindgebruikstoepassingen en zelfs de helderheid verbeteren:

• Afwerking zoals machinaal:  De standaard en meest economische afwerking, ‘as-machinad’ of ‘as-milled’ betekent dat er geen extra nabewerking op het onderdeel wordt toegepast. As-machinaal bewerkte onderdelen hebben strakke afmetingen en kunnen een snellere, meer betaalbare productieoptie vertegenwoordigen. In sommige gevallen kunnen onderdelen die machinaal zijn bewerkt, kleine maar zichtbare markeringen, vlekken of krassen op het oppervlak vertonen.
• Parelstralen:  Een economische afwerking die een uniform uiterlijk creëert, parelstralen heeft de neiging een doffe of satijnen afwerking achter te laten en is effectief voor het verwijderen van gereedschapssporen en oneffenheden op het oppervlak.
• Damppolijsten:  Deze afwerkingsoptie maakt gebruik van oplosmiddeldamp om matte of ondoorzichtige oppervlakken om te zetten in gladde, hoogglanzende of optisch heldere oppervlakken. Damppolijsten wordt vaak gebruikt op onderdelen waar ruwe oppervlakken onaanvaardbaar zijn of waar helderheid voorop staat. 

Met voldoende zorg tijdens het snijproces zullen de bewerkte oppervlakken van acryl- en polycarbonaatonderdelen doorgaans doorschijnend zijn, maar kunnen ze bijna ondoorzichtig worden als het materiaal smelt. Mocht er smelten optreden, dan kan het mogelijk zijn om de ondoorzichtigheid van het oppervlak aan te pakken met nabewerkingsopties zoals damppolijsten. Het is echter vermeldenswaard dat de machinaal bewerkte afwerkingen voor acryl- en polycarbonaatonderdelen niet optisch helder zullen zijn, hoewel het mogelijk kan zijn om optische helderheid te bereiken als diamantgereedschap wordt gebruikt. Dit moet echter specifiek worden aangevraagd tijdens het offerteproces, omdat dit de kosten aanzienlijk zal verhogen.

Kortom:acryl en polycarbonaat vergelijken voor machinale bewerking

Er moet speciale aandacht worden besteed aan ontwerpen die machinaal bewerkt acryl bevatten, vanwege de verhoogde kans op spanningsscheuren. Met dit in gedachten is het raadzaam om vlijmscherp snijgereedschap te gebruiken om te voorkomen dat het acryl smelt of barsten veroorzaakt; diamantfrezen leveren de beste oppervlakteafwerking op, hoewel hardmetalen frezen veel betaalbaarder zijn. Het zal ook nodig zijn om een relatief hoge voedingssnelheid te gebruiken om te voorkomen dat het acryl smelt, maar onthoud dat te snel gaan extreme snijdruk en breuk kan veroorzaken.

Hoewel polycarbonaat over het algemeen beter geschikt is voor machinale bewerking dankzij de stijfheid, taaiheid, duurzaamheid en het hogere smeltpunt, is de wisselwerking dat polycarbonaat minder transparant is dan acryl. Als u echter onderdelen voor specifiek gebruik moet maken, zoals beschermende uitrusting, zekeringkasten of grote, stevige componenten, is transparantie wellicht geen probleem. Aan de andere kant, als je een product ontwerpt waarvoor transparantie een topprioriteit is, kan het de moeite waard zijn om de extra moeite te nemen om acryl te bewerken.

Breng uw onderdeelontwerpen tot leven met SyBridge

Het selecteren van een geschikt materiaal voor uw productieproject kan het verschil zijn tussen succes en mislukking. Hoewel we de positieve en negatieve kanten van acryl en polycarbonaat hebben onderzocht, is het de moeite waard om te onthouden dat dit niet de enige opties zijn. Talloze CNC-bewerkingsmaterialen kunnen compatibel zijn met het ontwerp en de beoogde toepassing van uw onderdeel, en het kiezen van de juiste kan een ingewikkeld proces zijn. 

Gelukkig kan een productiepartner als SyBridge die complexiteit verminderen en de uitdagingen aanpakken die bepaalde materialen met zich meebrengen. Ons team helpt u niet alleen bij het beslissen of acryl, polycarbonaat of een ander materiaal voor u het beste werkt, maar biedt ook toegang tot de tools en expertise die u nodig heeft om ervoor te zorgen dat de productie zo soepel en kostenefficiënt mogelijk verloopt. En uw project starten is eenvoudig:maak gewoon een account aan en upload uw ontwerpen om direct een offerte voor uw onderdelen te ontvangen. Of neem vandaag nog contact met ons op voor meer informatie over hoe we uw project mogelijk kunnen maken.