Bearbeitung von Acryl vs. Polycarbonat:Hauptunterschiede und Auswahl des richtigen Materials

Veröffentlicht am 16. November 2022

Zuvor am 16. November 2022 auf fastradius.com veröffentlicht

Acryl, auch bekannt als Plexiglas oder Polymethylmethacrylat (PMMA), und Polycarbonat sind beides leichte, transparente Kunststoffe, die sich für die Herstellung von Teilen mittels CNC-Bearbeitung eignen. Acryl ist für seine Festigkeit und Transparenz bekannt und stellt somit eine hervorragende Alternative zu Standardglas dar, während Polycarbonat unglaublich robust und stoßfest ist und sich daher ideal für Anwendungen eignet, die sowohl Klarheit als auch erhöhte Haltbarkeit erfordern, wie z. B. Sicherheitsglas.

Obwohl Acryl und Polycarbonat in vielerlei Hinsicht ähnlich sind, gibt es einige wichtige Unterschiede zwischen diesen beiden gängigen Materialien, die dazu führen können, dass das eine für eine bestimmte Anwendung besser geeignet ist als das andere, oder sich auf den Bearbeitungsprozess und damit auf Durchlaufzeit und Kosten auswirken. In diesem Artikel gehen wir darauf ein, was Sie über die Bearbeitung von Acryl und Polycarbonat wissen müssen, damit Sie die beste Fertigungsoption für Ihr Projekt auswählen und Designs erstellen können, die mit dem von Ihnen gewählten Material funktionieren.

Bearbeitung von Acryl und Polycarbonat:Was Sie wissen müssen

Wenn es um die Bearbeitung von Acryl geht, ist gegossenes Acryl oft die bessere Wahl als extrudiertes Acryl, da letzteres während des Bearbeitungsprozesses eher reißt oder absplittert. Das bedeutet, dass die Werkzeugwegstrategien manchmal sorgfältig ausgewählt werden müssen, um ein Absplittern des Teils zu vermeiden. Da Acryl nicht sehr hitzebeständig ist, ist die Verwendung eines scharfen Schneidwerkzeugs erforderlich, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Der niedrige Schmelzpunkt von Acryl bedeutet, dass bei der Bearbeitung auch ein geringerer Schnittvorschub als bei anderen Kunststoffen erforderlich ist, da höhere Vorschübe mehr Reibung und Wärme erzeugen und Ihr Teil möglicherweise ruinieren. Bei Bedarf kann Acryl vor der Bearbeitung in einem Gefrierschrank aufbewahrt werden, um sicherzustellen, dass es so kühl wie möglich bleibt.

Aufgrund seiner Zähigkeit und Schlagfestigkeit lässt sich Polycarbonat besser bearbeiten und eignet sich besonders gut für das CNC-Fräsen. Allerdings kommt es bei der Bearbeitung von Polycarbonat immer noch auf die Schärfe des Schneidwerkzeugs an, da Polycarbonatplatten schmelzen können, wenn während des Bearbeitungsprozesses zu viel Hitze entsteht. Da die Wahrscheinlichkeit von Absplitterungen bei Polycarbonat geringer ist als bei Acryl, lässt es sich tendenziell einfacher bearbeiten und ermöglicht die Verwendung standardmäßigerer Werkzeugwegstrategien. Da es außerdem einen höheren Temperaturarbeitsbereich gibt, können aggressivere Strategien mit geringerer Wahrscheinlichkeit von Problemen angewendet werden, was möglicherweise Zeit und Geld spart.

Anwendungen für Acryl und Polycarbonat

Sowohl Acryl als auch Polycarbonat sind leicht, bearbeitbar und verfügen über einzigartige Eigenschaften, die sie für eine Reihe von Anwendungen in allen Branchen geeignet machen.

Acryl ist ein beliebtes Material in der Automobil-, Bau- und Luft- und Raumfahrtindustrie und wird häufig für Dinge wie Trockenboxen, Linsen, Strahlenschutzschilde und Exsikkatoren verwendet. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner Transparenz, Festigkeit und hohen Schlagfestigkeit eine großartige Alternative zu Glas und wird häufig in Gewächshäusern, Aquarien, Terrarien, Sicherheitsbarrieren und mehr verwendet.

Polycarbonat ist wie Acryl in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Bauindustrie beliebt, aber aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und starken Dimensionsstabilität ist es in der Medizinindustrie sehr beliebt, da Polycarbonatteile begrenzten Autoklaven und Strahlensterilisation standhalten. Zu den häufigeren Anwendungen zählt, dass Polycarbonat häufig für Verkaufsdisplays, Gesichtsschutz, architektonische Merkmale, durchsichtige Verteiler, kugelsichere Fenster und vieles mehr verwendet wird.

Vor- und Nachteile der Verwendung von Acryl für Ihre Teile

Acryl bietet eine Reihe positiver Eigenschaften, darunter:

• Transparenz:  Acryl lässt bis zu 92 % des Lichts durch und ist dadurch transparenter als einige Glasarten und die meisten anderen Thermoplaste. Es kann auch eingefärbt werden, ohne dass die Transparenz darunter leidet. Allerdings ist es auch möglich, undurchsichtigere Acrylteile herzustellen.
• Stärke:  Acryl ist viel stärker und schlagfester als Glas. Die meisten Acrylsorten sind vier- bis achtmal stärker als Glas.
• Umweltbeständigkeit:  Acryl ist von Natur aus beständig gegen Kratzer, Witterungseinflüsse und UV-Strahlung und eignet sich daher ideal für Anwendungen im Außenbereich.
• Chemische Beständigkeit:  Acryl ist beständig gegen viele Chemikalien, darunter Laugen, Waschmittel, Reinigungsmittel und verdünnte anorganische Säuren.
• Feuchtigkeitsaufnahme:  Acryl hat eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme, wodurch es seine Abmessungen bei der Verwendung im Außenbereich behält.
• Verträglichkeit mit Beschichtungen:  Acrylteile können mit antistatischen, harten oder blendfreien Schichten beschichtet werden, um ihre Oberflächenqualität zu verbessern, ihre Lebensdauer zu verlängern und sicherzustellen, dass sie bestimmte Anforderungen erfüllen.
• Erschwinglichkeit:  Trotz seiner Festigkeit, Haltbarkeit und Klarheit bleibt Acryl in der Herstellung und Bearbeitung relativ kostengünstig. Zum Vergleich:Polycarbonat ist etwa 35 – 40 % teurer.
• Farbe:  Acryl ist in einer Vielzahl von Farben erhältlich.

Die CNC-Bearbeitung von Acryl ist nicht ohne Nachteile. Wie bereits erwähnt, ist Acryl anfälliger für Risse und Absplitterungen als Polycarbonat und etwas schwieriger zu bearbeiten, da es bei Temperaturen über 160 °C seine strukturelle Integrität verliert und zu schmelzen beginnt. Wenn Sie Acrylteile für die CNC-Bearbeitung entwerfen, müssen Sie den relativ niedrigen Schmelzpunkt berücksichtigen, da er das Material während des Herstellungsprozesses anfälliger für Verformungen macht. Um das Risiko des Schmelzens zu vermeiden und eine hochwertige Oberflächengüte zu erzielen, ist die Verwendung einer richtigen Vorschubgeschwindigkeit und Durchgangstiefe von entscheidender Bedeutung. Um Rattern zu reduzieren und qualitativ hochwertige Schnitte zu erzielen, sollten Acrylteile ebenfalls mit Werkzeugen mit kurzer Spannutenlänge und einer Schnitttiefe bearbeitet werden, die etwa halb so groß ist wie der Durchmesser des Bohrers.

Der Verwendungszweck Ihres Produkts bestimmt auch, ob Acryl die beste Option für Ihr Projekt ist. Die extreme Biokompatibilität von Acryl macht es beispielsweise zu einer guten Option für Knochenimplantate, Zahnprothesen oder andere Anwendungen mit Hautkontakt. Ebenso eignet es sich aufgrund seiner Witterungs-, UV-Strahlungs- und Kratzbeständigkeit gut für Teile, die im Freien verwendet werden. Andererseits ist Acryl möglicherweise nicht die beste Wahl für Lebensmittelbehälter, die Umgebungen mit hohen Temperaturen wie Spülmaschinen oder Mikrowellen ausgesetzt sind, da Acrylteile ihre Abmessungen nur bis zu 65 °C (149 °F) beibehalten und dann beginnen, weich zu werden. 

Vor- und Nachteile der Verwendung von Polycarbonat für Ihre Teile

Zu den Vorteilen der Verwendung von Polycarbonat gehören:

• Transparenz:  Polycarbonat ist ein von Natur aus transparenter Thermoplast, der Licht genauso effektiv durchlassen kann wie Glas und sich daher ideal für Linsen, Beleuchtung und Panzerglas eignet. Polycarbonat kann wie Acryl eingefärbt werden, ohne dass seine Transparenz verloren geht.
• Sorte:  Es gibt verschiedene Formulierungen von Polycarbonat auf dem Markt, darunter glasgefüllte und FDA-konforme Varianten, sodass Sie wahrscheinlich eine finden werden, die den Anforderungen Ihres Projekts entspricht.
• Festigkeit und Schlagfestigkeit:  Polycarbonat hat eine etwa 200-mal höhere Zugfestigkeit als Glas und ist äußerst stoßfest. Dementsprechend wird es häufig in schusssicherem Glas und Schutzausrüstung verwendet.
• Schrumpfung und Dimensionsstabilität:  Polycarbonat behält unter den meisten Bedingungen seine Abmessungen und weist eine geringe Schrumpfrate von 0,6 – 0,9 % auf.
• Umweltbeständigkeit:  Polycarbonat ist von Natur aus beständig gegen UV-Strahlung und hält wechselnden Feuchtigkeitsniveaus und schwankenden Temperaturen stand, was es zu einem hervorragenden Material für Außenanwendungen und Brillen macht.
• Chemische Beständigkeit:  Polycarbonat ist beständig gegen viele Chemikalien, einschließlich verdünnter Säuren, Öle, Wachse, aliphatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Fette.
• Feuchtigkeitsaufnahme:  Polycarbonat hat im Vergleich zu Acryl eine etwas geringere Feuchtigkeitsaufnahme.
• Verträglichkeit mit Beschichtungen:  Polycarbonat-Komponenten können wie Acryl mit antistatischen, harten und blendfreien Schichten beschichtet werden. Polycarbonat ist auch mit UV- und Antibeschlagschichten kompatibel.
• Hohe Bearbeitbarkeit:  Da es so langlebig und hitzebeständig ist, lässt sich Polycarbonat leichter bearbeiten als Acryl.

Während Polycarbonat viele positive Eigenschaften hat, weist die Verwendung von Polycarbonat für ein CNC-Bearbeitungsprojekt einige Nachteile auf, darunter die hohen Kosten und die Anfälligkeit für Dellen. Da Polycarbonat zudem leicht zerkratzt, ist eine Nachbearbeitung wahrscheinlicher, was durch die Tatsache erschwert wird, dass bei Polycarbonatteilen nur bestimmte Nachbearbeitungsverfahren wie Dampfpolieren und Beschichten funktionieren.

Darüber hinaus ist es wichtig zu beachten, dass Polycarbonatteile auch in dickeren Abschnitten zur Bildung von Einfallstellen oder Hohlräumen neigen. Um dies zu verhindern, ist es am besten, dickere Elemente in kleinere, dünnere Abschnitte zu zerlegen, die später zusammengebaut werden. Diesen Tipp können Sie sich leicht merken, wenn Sie die Kosten im Hinterkopf behalten – die Bearbeitung eines dicken Teils aus einem einzigen Block Polycarbonat ist aufgrund der Kosten für Rohmaterialien und der Bearbeitungszeit in der Regel teurer als die Bearbeitung kleinerer Teile.

Veredelungsoptionen für Acryl und Polycarbonat

Für Acryl und Polycarbonat stehen mehrere Veredelungsoptionen zur Verfügung, darunter einige, die dazu beitragen, dass Ihre Teile für Endanwendungen gut aussehen und sich auch so anfühlen, und die sogar die Klarheit verbessern:

• Bearbeitetes Finish:  Die standardmäßige und wirtschaftlichste Ausführung „wie bearbeitet“ oder „wie gefräst“ bedeutet, dass keine zusätzliche Nachbearbeitung am Teil vorgenommen wird. Fertig bearbeitete Teile weisen eine präzise Maßhaltigkeit auf und stellen möglicherweise eine schnellere und kostengünstigere Herstellungsoption dar. In einigen Fällen können bearbeitete Teile kleine, aber sichtbare Werkzeugspuren, Schönheitsfehler oder Kratzer auf der Oberfläche aufweisen.
• Perlenstrahlen:  Das Perlenstrahlen ist ein wirtschaftliches Finish, das ein einheitliches Erscheinungsbild erzeugt. Es hinterlässt tendenziell eine matte oder seidenmatte Oberfläche und entfernt effektiv Werkzeugspuren und Oberflächenfehler.
• Dampfpolieren:  Bei dieser Veredelungsoption wird Lösungsmitteldampf verwendet, um matte oder undurchsichtige Oberflächen in glatte, hochglänzende oder optisch klare Oberflächen umzuwandeln. Dampfpolieren wird häufig bei Teilen eingesetzt, bei denen raue Oberflächen nicht akzeptabel sind oder bei denen es auf Klarheit ankommt. 

Bei ausreichender Sorgfalt während des Schneidvorgangs sind bearbeitete Oberflächen von Acryl- und Polycarbonatteilen normalerweise durchscheinend, können jedoch nahezu undurchsichtig werden, wenn das Material schmilzt. Sollte es zum Schmelzen kommen, kann die Oberflächenundurchsichtigkeit möglicherweise durch Nachbearbeitungsoptionen wie Dampfpolieren behoben werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die bearbeiteten Oberflächen von Acryl- und Polycarbonatteilen nicht optisch klar sind. Bei Verwendung von Diamantwerkzeugen kann zwar optische Klarheit erzielt werden, dies muss jedoch während des Angebotsprozesses ausdrücklich angefragt werden, da dies die Kosten erheblich erhöht.

Fazit:Vergleich von Acryl und Polycarbonat für die Bearbeitung

Bei Konstruktionen, die maschinell bearbeitetes Acryl enthalten, ist aufgrund der erhöhten Wahrscheinlichkeit von Spannungsrissen besondere Vorsicht geboten. Aus diesem Grund ist es ratsam, messerscharfe Schneidwerkzeuge zu verwenden, um ein Schmelzen des Acryls oder Rissbildung zu vermeiden; Diamantfräser erzielen die beste Oberflächengüte, Hartmetallfräser sind jedoch wesentlich günstiger. Es ist auch notwendig, eine relativ hohe Vorschubgeschwindigkeit zu verwenden, um zu verhindern, dass das Acryl schmilzt. Bedenken Sie jedoch, dass eine zu schnelle Vorschubgeschwindigkeit zu extremem Schnittdruck und Bruch führen kann.

Während Polycarbonat aufgrund seiner Steifigkeit, Zähigkeit, Haltbarkeit und seines höheren Schmelzpunkts im Allgemeinen besser für die Bearbeitung geeignet ist, besteht der Nachteil darin, dass Polycarbonat weniger transparent ist als Acryl. Wenn Sie jedoch Teile für besondere Zwecke herstellen müssen, wie z. B. Schutzausrüstung, Sicherungskästen oder große, robuste Komponenten, ist Transparenz möglicherweise kein Problem. Wenn Sie hingegen ein Produkt entwerfen, bei dem Transparenz oberste Priorität hat, kann sich der zusätzliche Aufwand für die maschinelle Bearbeitung von Acryl lohnen.

Erwecken Sie Ihre Teileentwürfe zum Leben mit SyBridge

Die Auswahl eines geeigneten Materials für Ihr Fertigungsprojekt kann den Unterschied zwischen Erfolg und Misserfolg ausmachen. Obwohl wir die Vor- und Nachteile von Acryl und Polycarbonat untersucht haben, sollten Sie bedenken, dass dies nicht Ihre einzigen Optionen sind. Zahlreiche CNC-Bearbeitungsmaterialien sind möglicherweise mit dem Design und der beabsichtigten Anwendung Ihres Teils kompatibel, und die Auswahl des richtigen Materials kann ein komplizierter Prozess sein. 

Glücklicherweise kann ein Fertigungspartner wie SyBridge diese Komplexität reduzieren und die Herausforderungen bewältigen, die bestimmte Materialien mit sich bringen. Unser Team unterstützt Sie nicht nur bei der Entscheidung, ob Acryl, Polycarbonat oder ein anderes Material für Ihr Teil am besten geeignet ist, sondern bietet auch Zugang zu den Werkzeugen und dem Fachwissen, die Sie benötigen, um sicherzustellen, dass die Produktion so reibungslos und kosteneffizient wie möglich verläuft. Und der Start Ihres Projekts ist ganz einfach:Erstellen Sie einfach ein Konto und laden Sie Ihre Designs hoch, um sofort ein Angebot für Ihre Teile zu erhalten. Oder kontaktieren Sie uns noch heute, um mehr darüber zu erfahren, wie wir Ihr Projekt ermöglichen können.