Usinage de l'acrylique et du polycarbonate :principales différences et choix du bon matériau

Publié le 16 novembre 2022

Précédemment publié sur fastradius.com le 16 novembre 2022

L'acrylique, également connu sous le nom de plexiglas ou polyméthacrylate de méthyle (PMMA), et le polycarbonate sont tous deux des plastiques légers et transparents adaptés à la fabrication de pièces par usinage CNC. L'acrylique est connu pour sa solidité et sa transparence, ce qui en fait une excellente alternative au verre standard, tandis que le polycarbonate est incroyablement solide et résistant aux chocs, ce qui le rend idéal pour les applications qui nécessitent de la clarté ainsi qu'une durabilité accrue, comme le verre de sécurité.

Bien que l'acrylique et le polycarbonate soient similaires à bien des égards, il existe des différences importantes entre ces deux matériaux courants qui peuvent rendre l'un mieux adapté à une application particulière que l'autre, ou avoir un impact sur le processus d'usinage et donc sur les délais et les coûts. Dans cet article, nous passerons en revue ce que vous devez savoir sur l'usinage de l'acrylique et du polycarbonate afin que vous puissiez sélectionner la meilleure option de fabrication pour votre projet et créer des conceptions qui fonctionnent avec le matériau que vous choisissez.

Usinage de l'acrylique et du polycarbonate :ce que vous devez savoir

Lorsqu'il s'agit d'usiner de l'acrylique, l'acrylique coulé est souvent un meilleur choix que l'acrylique extrudé, car ce dernier est plus susceptible de se fissurer ou de s'écailler pendant le processus d'usinage. Cela signifie que les stratégies de parcours d'outil nécessitent parfois une sélection minutieuse pour éviter d'écailler la pièce. De plus, comme les acryliques ne résistent pas très bien à la chaleur, il est nécessaire d’utiliser un outil de coupe tranchant afin d’obtenir une finition de surface lisse. Le faible point de fusion de l’acrylique signifie qu’il sera également nécessaire d’utiliser une avance de coupe inférieure à celle des autres plastiques lors de l’usinage, car des avances plus élevées généreront plus de friction et de chaleur, et potentiellement ruineront votre pièce. Si nécessaire, l'acrylique peut être conservé au congélateur avant l'usinage pour garantir qu'il reste aussi frais que possible.

Grâce à sa ténacité et sa résistance aux chocs, le polycarbonate est meilleur pour l'usinage et est particulièrement bien adapté au fraisage CNC. Cependant, lors de l'usinage du polycarbonate, le tranchant de l'outil de coupe reste important, car les feuilles de polycarbonate peuvent fondre si trop de chaleur s'accumule pendant le processus d'usinage. Étant donné que le polycarbonate est moins susceptible de s'écailler que l'acrylique, il a tendance à être plus facile à usiner et permet d'utiliser des stratégies de parcours d'outil plus standard. De plus, comme il existe une plage de température de fonctionnement plus élevée, des stratégies plus agressives peuvent être utilisées avec moins de risques de provoquer des problèmes, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent.

Applications pour l'acrylique et le polycarbonate

L'acrylique et le polycarbonate sont légers, usinables et possèdent des caractéristiques uniques qui les rendent adaptés à un large éventail d'applications dans tous les secteurs.

L'acrylique est un matériau populaire dans les secteurs de l'automobile, de la construction et de l'aérospatiale, et est souvent utilisé pour des éléments tels que des boîtes sèches, des lentilles, des boucliers anti-radiations et des dessiccateurs. De plus, sa transparence, sa solidité et sa haute résistance aux chocs en font une excellente alternative au verre, et vous pouvez le trouver couramment utilisé dans les serres, les aquariums, les terrariums, les barrières de sécurité, etc.

Comme l'acrylique, le polycarbonate est populaire dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la construction, mais sa résistance à la chaleur et sa forte stabilité dimensionnelle le rendent très populaire dans l'industrie médicale, car les pièces en polycarbonate peuvent résister à des autoclaves limités et à une stérilisation par irradiation. Parmi ses applications les plus courantes, le polycarbonate est souvent utilisé pour les présentoirs de points de vente, les écrans faciaux, les éléments architecturaux, les collecteurs transparents, les fenêtres pare-balles et bien plus encore.

Avantages et inconvénients de l'utilisation de l'acrylique pour vos pièces

L'acrylique offre une gamme d'attributs positifs, notamment :

• Transparence :  L'acrylique peut laisser passer jusqu'à 92 % de la lumière, ce qui le rend plus transparent que certaines qualités de verre et la plupart des autres thermoplastiques. Il peut également être coloré sans sacrifier sa transparence, mais il est également possible de fabriquer des pièces acryliques plus opaques.
• Force :  L'acrylique est beaucoup plus solide et résistant aux chocs que le verre. La plupart des qualités d'acrylique sont quatre à huit fois plus résistantes que le verre.
• Résistance environnementale :  L'acrylique est naturellement résistant aux rayures, aux intempéries et aux rayons UV, ce qui le rend idéal pour les applications extérieures.
• Résistance chimique :  L'acrylique résiste à de nombreux produits chimiques, notamment les alcalis, les détergents, les nettoyants et les acides inorganiques dilués.
• Absorption de l'humidité :  L'acrylique a une faible absorption d'humidité, ce qui lui permet de conserver ses dimensions lorsqu'il est utilisé dans des applications extérieures.
• Compatibilité avec les revêtements :  Les pièces en acrylique peuvent être recouvertes de couches antistatiques, dures ou non éblouissantes afin d'améliorer la qualité de leur surface, de prolonger leur durée de vie et de garantir qu'elles répondent à des exigences spécifiques.
• Abordabilité :  Malgré sa résistance, sa durabilité et sa clarté, l’acrylique reste relativement peu coûteux à fabriquer et à usiner. À titre de comparaison, le polycarbonate est environ 35 à 40 % plus cher.
• Couleur :  L'acrylique est disponible dans une large gamme de couleurs.

L'usinage CNC de l'acrylique n'est pas sans inconvénients. Comme indiqué précédemment, l'acrylique est plus susceptible de se fissurer et de s'écailler que le polycarbonate, et il est légèrement plus difficile à usiner, car il perdra son intégrité structurelle et commencera à fondre à des températures supérieures à 160°C. Lors de la conception de pièces en acrylique pour l'usinage CNC, vous devez garder à l'esprit ce point de fusion relativement bas, car il rend le matériau plus susceptible à la déformation pendant le processus de fabrication. Pour éviter tout risque de fusion et obtenir une finition de surface de qualité, il est crucial d'utiliser une vitesse d'avance et une profondeur de passe appropriées. De même, pour réduire les vibrations et obtenir des coupes de qualité, les pièces en acrylique doivent être usinées à l'aide d'outils dotés d'une cannelure courte et d'une profondeur de coupe d'environ la moitié du diamètre de la mèche.

L’utilisation prévue de votre produit déterminera également si l’acrylique est la meilleure option pour votre projet. Par exemple, l’extrême biocompatibilité de l’acrylique en fait une bonne option pour les implants osseux, les prothèses dentaires ou d’autres applications en contact avec la peau; de même, sa résistance aux intempéries, aux rayons UV et aux rayures en fait un bon choix pour les pièces qui seront utilisées à l'extérieur. D'un autre côté, l'acrylique n'est peut-être pas le meilleur choix pour les contenants alimentaires qui seront exposés à des environnements à haute température, tels que les lave-vaisselle ou les micro-ondes, car les pièces en acrylique ne conserveront leurs dimensions que jusqu'à 149°F (65°C), moment auquel elles commenceront à ramollir. 

Avantages et inconvénients de l'utilisation du polycarbonate pour vos pièces

Les avantages de l'utilisation du polycarbonate incluent :

• Transparence :  Le polycarbonate est un thermoplastique naturellement transparent qui peut transmettre la lumière aussi efficacement que le verre, ce qui le rend idéal pour les lentilles, l'éclairage et le verre pare-balles. Comme l'acrylique, le polycarbonate peut être coloré sans sacrifier sa transparence.
• Variété :  Il existe plusieurs formulations de polycarbonate sur le marché, y compris des variantes remplies de verre et conformes à la FDA. Il est donc probable que vous puissiez en trouver une qui réponde aux besoins de votre projet.
• Résistance et résistance aux chocs :  Le polycarbonate a une résistance à la traction environ 200 fois supérieure à celle du verre et est très résistant aux chocs. C'est pourquoi il est souvent utilisé dans les verres pare-balles et les équipements de protection.
• Retrait et stabilité dimensionnelle :  Le polycarbonate conservera ses dimensions dans la plupart des conditions et présente un faible taux de retrait de 0,6 à 0,9 %.
• Résistance environnementale :  Le polycarbonate est naturellement résistant aux rayons UV et peut résister à différents niveaux d'humidité et à des températures fluctuantes, ce qui en fait un excellent matériau pour les applications extérieures et les lunettes.
• Résistance chimique :  Le polycarbonate résiste à de nombreux produits chimiques, notamment aux acides dilués, aux huiles, aux cires, aux hydrocarbures aliphatiques, aux alcools et aux graisses.
• Absorption de l'humidité :  Le polycarbonate a une absorption d'humidité légèrement inférieure à celle de l'acrylique.
• Compatibilité avec les revêtements :  Comme l'acrylique, les composants en polycarbonate peuvent être recouverts de couches antistatiques, dures et non éblouissantes. Le polycarbonate est également compatible avec les couches UV et antibuée.
• Haute usinabilité :  Grâce à sa durabilité et à sa tolérance à la chaleur, le polycarbonate est plus facile à usiner que l'acrylique.

Bien que le polycarbonate présente de nombreux attributs positifs, son utilisation pour un projet d'usinage CNC présente certains inconvénients, notamment son coût élevé et sa sensibilité aux bosses. De plus, étant donné que le polycarbonate se raye facilement, il est plus susceptible de nécessiter une finition, ce qui est compliqué par le fait que seuls certains processus de finition, tels que le polissage à la vapeur et le revêtement, fonctionnent avec les pièces en polycarbonate.

De plus, il est important de noter que les pièces en polycarbonate sont également susceptibles de développer des puits ou des vides dans les sections plus épaisses. Pour éviter cela, il est préférable de diviser les éléments plus épais en sections plus petites et plus fines à assembler ultérieurement. Il est facile de retenir ce conseil en gardant les coûts à l'esprit :l'usinage d'une pièce épaisse à partir d'un seul bloc de polycarbonate sera généralement plus coûteux que le travail avec des pièces plus petites en raison du coût des matières premières et du temps d'usinage.

Options de finition pour l'acrylique et le polycarbonate

Il existe plusieurs options de finition disponibles pour l'acrylique et le polycarbonate, dont certaines aideront vos pièces à paraître prêtes pour les applications finales et amélioreront même la clarté :

• Finition telle qu'usinée :  La finition standard et la plus économique, « tel que usiné » ou « tel que fraisé », signifie qu'aucun post-traitement supplémentaire n'est appliqué à la pièce. Les pièces telles qu'usinées ont des finitions dimensionnelles serrées et peuvent représenter une option de fabrication plus rapide et plus abordable. Dans certains cas, les pièces telles qu'usinées peuvent présenter des marques d'outils, des imperfections ou des rayures petites mais visibles.
• Grenaillage aux billes :  Finition économique qui crée une apparence uniforme, le sablage aux billes a tendance à laisser une finition terne ou satinée et est efficace pour éliminer les marques d'outils et les imperfections de surface.
• Polissage à la vapeur :  Cette option de finition utilise de la vapeur de solvant pour transformer les surfaces mates ou opaques en surfaces lisses, très brillantes ou optiquement transparentes. Le polissage à la vapeur est souvent utilisé sur des pièces où les surfaces rugueuses sont inacceptables ou où la clarté est primordiale. 

Avec suffisamment de soin pendant le processus de découpe, les surfaces usinées des pièces en acrylique et en polycarbonate seront généralement translucides, mais peuvent devenir presque opaques si le matériau fond. En cas de fusion, il peut être possible de remédier à l'opacité de la surface avec des options de post-traitement telles que le polissage à la vapeur. Cependant, il convient de noter que les finitions telles qu'usinées pour les pièces en acrylique et en polycarbonate ne seront pas optiquement claires, bien qu'il puisse être possible d'obtenir une clarté optique si un outillage diamanté est utilisé, mais cela doit être spécifiquement demandé lors du processus de devis, car cela augmentera considérablement le coût.

En résumé :comparaison de l'acrylique et du polycarbonate pour l'usinage

Des précautions particulières doivent être prises avec les conceptions comprenant de l'acrylique usiné en raison du risque accru de fissuration sous contrainte. Dans cette optique, il est conseillé d’utiliser des outils de coupe très tranchants pour éviter de faire fondre l’acrylique ou de provoquer des fissures; les fraises diamantées donnent la meilleure finition de surface, bien que les fraises en carbure soient beaucoup plus abordables. Il sera également nécessaire d'utiliser une vitesse d'avance relativement rapide pour empêcher l'acrylique de fondre, mais n'oubliez pas qu'une vitesse d'avance trop rapide peut provoquer une pression de coupe extrême et une casse.

Alors que le polycarbonate est généralement mieux adapté à l'usinage grâce à sa rigidité, sa ténacité, sa durabilité et son point de fusion plus élevé, le compromis est que le polycarbonate est moins transparent que l'acrylique. Toutefois, si vous devez créer des pièces à usage spécifique, telles que des équipements de protection, des boîtes à fusibles ou des composants volumineux et résistants, la transparence n'est peut-être pas un problème. D'un autre côté, si vous concevez un produit pour lequel la transparence est une priorité absolue, faire un effort supplémentaire pour usiner l'acrylique peut en valoir la peine.

Donner vie à vos conceptions de pièces avec SyBridge

La sélection d’un matériau approprié pour votre projet de fabrication peut faire la différence entre le succès et l’échec. Bien que nous ayons exploré les avantages et les inconvénients de l’acrylique et du polycarbonate, il convient de rappeler qu’ils ne sont pas vos seules options. De nombreux matériaux d'usinage CNC peuvent être compatibles avec la conception de votre pièce et l'application prévue, et choisir le bon peut être un processus compliqué. 

Heureusement, un partenaire de fabrication comme SyBridge peut réduire cette complexité et relever les défis que présentent certains matériaux. En plus de vous aider à décider si l'acrylique, le polycarbonate ou un autre matériau conviendra le mieux à votre pièce, notre équipe peut vous offrir l'accès aux outils et à l'expertise dont vous aurez besoin pour garantir que la production se déroule de la manière la plus fluide et la plus rentable possible. Et démarrer votre projet est simple : créez simplement un compte et téléchargez vos conceptions pour obtenir instantanément un devis pour vos pièces. Ou, pour en savoir plus sur la façon dont nous pouvons rendre votre projet possible, contactez-nous dès aujourd'hui.