Usinage acrylique vs polycarbonate : différences clés et choix du bon matériau

Publié le 16 novembre 2022

Précédemment publié sur fastradius.com le 16 novembre 2022

L'acrylique, aussi 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 via usinage CNC. L'acrylique est connu pour sa résistance et sa transparence, en faisant une excellente alternative au verre standard, tandis que le polycarbonate est incroyablement dur et résistant aux chocs, le rendant idéal pour les applications nécessitant 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 y a quelques différences importantes entre ces deux matériaux courants qui peuvent rendre l'un mieux adapté pour une application particulière que l'autre, ou impacter le processus d'usinage et ainsi le délai et le coût. Dans cet article, nous passerons en revue ce que vous devez savoir sur l'usinage de l'acrylique et du polycarbonate pour 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 qu'il faut savoir

Quand il s'agit d'usiner l'acrylique, l'acrylique coulé est souvent un meilleur choix que l'acrylique extrudé, car ce dernier est plus susceptible de se fissurer ou s'écailler pendant le processus d'usinage. Cela signifie que les stratégies de parcours d'outil ont parfois besoin d'une sélection soignée pour éviter d'écailler la pièce. De plus, comme les acryliques ne sont pas très résistants à la chaleur, il est nécessaire d'utiliser un outil de coupe affûté pour obtenir une finition de surface lisse. Le point de fusion bas de l'acrylique signifie qu'il sera aussi nécessaire d'utiliser un débit de coupe plus bas que les autres plastiques pendant l'usinage, car des débits plus élevés généreront plus de friction et de chaleur, et potentiellement ruiner votre pièce. Si nécessaire, l'acrylique peut être gardé au congélateur avant l'usinage pour s'assurer qu'il reste aussi frais que possible.

Avec sa ténacité et sa résistance aux chocs, le polycarbonate est meilleur pour l'usinage et est particulièrement bien adapté au fraisage CNC. Cependant, quand on usine le polycarbonate, l'affûtage de l'outil de coupe est encore important, car les feuilles de polycarbonate peuvent fondre si trop de chaleur s'accumule pendant le processus d'usinage. Puisque le polycarbonate est moins susceptible de s'écailler que l'acrylique, il tend à être plus facile à usiner et permet l'utilisation de stratégies de parcours d'outil plus standard. En outre, parce qu'il y a une plage de température de travail plus élevée, des stratégies plus agressives peuvent être utilisées avec une chance plus petite de causer des problèmes, potentiellement économisant temps et argent.

Applications pour l'acrylique et le polycarbonate

L'acrylique et le polycarbonate sont tous deux légers, usinables, et ont des caractéristiques uniques qui les rendent adaptés à une gamme d'applications à travers les industries.

L'acrylique est un matériau populaire dans les industries automobile, construction et aérospatiale, et est souvent utilisé pour des choses comme les boîtes sèches, lentilles, boucliers radiologiques et désiccateurs. De plus, sa transparence, résistance et haute résistance aux chocs en font une excellente alternative au verre, et on le trouve couramment utilisé dans les serres, aquariums, terrariums, barrières de sécurité, et plus.

Comme l'acrylique, le polycarbonate est populaire dans les industries automobile, aérospatiale et 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 la stérilisation par irradiation. Parmi ses applications plus courantes, le polycarbonate est souvent utilisé pour les présentoirs de point de vente, écrans faciaux, éléments architecturaux, collecteurs transparents, fenêtres pare-balles, et bien plus.

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

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

• Transparence : L'acrylique peut laisser passer jusqu'à 92% de la lumière, le rendant plus transparent que certains grades de verre et la plupart des autres thermoplastiques. Il peut aussi être coloré sans sacrifier sa transparence, bien qu'il soit possible de fabriquer des pièces acryliques plus opaques.
• Résistance : L'acrylique est beaucoup plus résistant et plus résistant aux chocs que le verre. La plupart des grades d'acrylique sont quatre à huit fois plus forts que le verre.
• Résistance environnementale : L'acrylique est naturellement résistant aux rayures, aux intempéries et aux rayonnements UV, le rendant idéal pour les applications extérieures.
• Résistance chimique : L'acrylique est résistant à de nombreux produits chimiques, incluant les alcalis, détergents, nettoyants et acides inorganiques dilués.
• Absorption d'humidité : L'acrylique a une faible absorption d'humidité, ce qui lui permet de retenir ses dimensions quand utilisé dans des applications extérieures.
• Compatibilité avec les revêtements : Les pièces acryliques peuvent être revêtues avec des couches anti-statiques, dures ou anti-reflets pour améliorer leur qualité de surface, prolonger leur durée de vie et assurer qu'elles répondent à des exigences spécifiques.
• Abordabilité : Malgré sa résistance, durabilité et clarté, l'acrylique reste relativement peu coûteux à fabriquer et usiner. Pour comparaison, le polycarbonate est environ 35-40% 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 noté précédemment, l'acrylique est plus susceptible aux fissures et éclats que le polycarbonate, et il est légèrement plus difficile à usiner, car il perdra l'intégrité structurelle et commencera à fondre à des températures supérieures à 160°C. Lors de la conception de pièces acryliques pour l'usinage CNC, vous devrez vous souvenir de ce point de fusion relativement bas car il rend le matériau plus susceptible à la déformation pendant le processus de fabrication. Pour éviter le risque de fonte et obtenir une finition de surface de qualité, utiliser un débit d'avance et une profondeur de passe appropriés est crucial. De même, pour réduire le chatter et obtenir des coupes de qualité, les pièces acryliques devraient être usinées en utilisant des outils avec une longueur de flûte courte et une profondeur de coupe d'environ la moitié du diamètre de l'outil.

L'utilisation prévue de votre produit déterminera aussi 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, prothèses dentaires ou autres applications de contact cutané ; de même, sa résistance aux intempéries, rayonnements UV et rayures en font un bon ajustement pour les pièces qui seront utilisées à l'extérieur. D'un autre côté, l'acrylique pourrait ne pas être le meilleur choix pour les contenants alimentaires qui seront exposés à des environnements à haute température, comme les lave-vaisselle ou micro-ondes, car les pièces acryliques ne maintiendront leurs dimensions que jusqu'à 149°F (65°C), à partir de quoi elles commencent à ramollir.

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

Les points positifs de l'utilisation du polycarbonate incluent :

• Transparence : Le polycarbonate est un thermoplastique naturellement transparent qui peut transmettre la lumière aussi efficacement que le verre, le rendant 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 y a plusieurs formulations de polycarbonate sur le marché, incluant des variantes chargées de verre et conformes FDA, donc il est probable que vous pourrez en trouver une qui répond aux besoins de votre projet.
• Résistance et résistance aux chocs : Le polycarbonate a une résistance à la traction environ 200 fois celle du verre, et est hautement résistant aux chocs. En conséquence, il est souvent utilisé dans le verre résistant aux balles et l'équipement de protection.
• Retrait et stabilité dimensionnelle : Le polycarbonate maintient ses dimensions sous la plupart des conditions, et a un faible taux de retrait de 0.6-0.9%.
• Résistance environnementale : Le polycarbonate est naturellement résistant aux rayonnements UV et peut résister à des niveaux d'humidité variables et températures fluctuantes, ce qui en fait un excellent matériau pour les applications extérieures et les lunettes.
• Résistance chimique : Le polycarbonate est résistant à de nombreux produits chimiques, incluant les acides dilués, huiles, cires, hydrocarbures aliphatiques, alcools et graisses.
• Absorption d'humidité : Le polycarbonate a une absorption d'humidité légèrement inférieure comparée à l'acrylique.
• Compatibilité avec les revêtements : Comme l'acrylique, les composants polycarbonate peuvent être revêtus avec des couches anti-statiques, dures et anti-reflets. Le polycarbonate est aussi compatible avec les couches UV et anti-buée.
• Haute usinabilité : Puisqu'il est si durable et tolérant à la chaleur, le polycarbonate est plus facile à usiner que l'acrylique.

Bien que le polycarbonate ait de nombreux attributs positifs, il y a quelques inconvénients à l'utilisation du polycarbonate pour un projet d'usinage CNC, incluant son coût élevé et sa susceptibilité aux bosses. De plus, comme le polycarbonate raye facilement, il est plus susceptible de nécessiter une finition, ce qui est compliqué par le fait que seuls certains processus de finition, comme 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 aussi sujettes à développer des retraits ou vides dans les sections plus épaisses. Pour prévenir cela, il est préférable de décomposer les éléments plus épais en sections plus petites et minces à assembler plus tard. Il est facile de se souvenir de cette astuce en gardant les coûts à l'esprit — usiner une pièce épaisse à partir d'un seul bloc de polycarbonate sera généralement plus cher que de travailler 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 y a plusieurs options de finition disponibles pour l'acrylique et le polycarbonate, incluant certaines qui aideront vos pièces à avoir l'air et le toucher prêts pour les applications d'utilisation finale et même améliorer la clarté :

• Finition brute d'usinage : La finition standard et la plus économique, 'brute d'usinage' ou 'brute de fraisage' signifie qu'aucun post-traitement additionnel n'est appliqué à la pièce. Les pièces brutes d'usinage ont des finitions dimensionnelles serrées et peuvent représenter une option de fabrication plus rapide, plus abordable. Dans certains cas, les pièces brutes d'usinage peuvent avoir de petites marques d'outils de surface visibles, imperfections ou rayures.
• Grenaillage (Bead blasting) : Une finition économique qui crée une apparence uniforme, le grenaillage tend à laisser une finition mate ou satinée et est efficace pour enlever les marques d'outils et 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, haute brillance ou optiquement claires. Le polissage à la vapeur est souvent utilisé sur les pièces où les surfaces rugueuses sont inacceptables ou où la clarté est primordiale.

Avec un soin suffisant pendant le processus de coupe, les surfaces usinées de pièces acryliques et polycarbonate seront généralement translucides, mais peuvent devenir presque opaques si le matériau fond. Si la fonte se produit, il peut être possible d'adresser l'opacité de surface avec des options de post-traitement comme le polissage à la vapeur. Cependant, il vaut la peine de noter que les finitions brutes d'usinage pour les pièces acryliques et polycarbonate ne seront pas optiquement claires, bien qu'il puisse être possible d'atteindre la clarté optique si l'outillage diamant est utilisé, mais cela doit être spécifiquement demandé pendant le processus de devis, car cela ajoutera significativement au coût.

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

Un soin particulier doit être pris avec les conceptions qui incluent de l'acrylique usiné en raison de la probabilité accrue de fissuration sous contrainte. Avec cela en tête, il est conseillé d'utiliser des outils de coupe rasoirs pour éviter de fondre l'acrylique ou de causer des fissures ; les coupeurs diamant donnent la meilleure finition de surface, bien que les coupeurs carbure soient bien plus abordables. Il sera aussi nécessaire d'utiliser un débit d'avance relativement rapide pour prévenir la fonte de l'acrylique, mais rappelez-vous qu'aller trop vite peut causer une pression de coupe extrême et la casse.

Alors que le polycarbonate est généralement mieux adapté à l'usinage grâce à sa rigidité, ténacité, durabilité et point de fusion plus élevé, le compromis est que le polycarbonate est moins transparent que l'acrylique. Cependant, si vous avez besoin de créer des pièces à usage spécifique, comme de l'équipement de protection, boîtes à fusibles ou gros composants durs, la transparence peut ne pas être un problème. D'un autre côté, si vous concevez un produit pour lequel la transparence est une priorité absolue, prendre l'effort supplémentaire d'usiner l'acrylique peut en valoir la peine.

Donner vie à vos conceptions de pièces avec SyBridge

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

Heureusement, un partenaire de fabrication comme SyBridge peut réduire cette complexité et adresser les défis que certains matériaux présentent. Au-delà de vous aider à décider si l'acrylique, le polycarbonate ou un autre matériau fonctionnera le mieux pour votre pièce, notre équipe peut offrir l'accès aux outils et à l'expertise dont vous aurez besoin pour assurer que la production se déroule aussi fluidement et rentablement que possible. Et démarrer votre projet est simple : créez juste un compte et téléchargez vos conceptions pour obtenir un devis pour vos pièces instantanément. Ou, pour en savoir plus sur comment nous pouvons rendre votre projet possible, contactez-nous aujourd'hui.