CNC-Bearbeitung von Polycarbonat/PC: Ein grundlegender Überblick

Polycarbonat, auch PC genannt, ist ein amorpher Thermoplast, der dazu neigt, vor dem Schmelzen weich zu werden. Seine außergewöhnlichen Eigenschaften wie Klarheit, Schlagfestigkeit, Zähigkeit und geringeres Gewicht machen es zu einer idealen Alternative zu Glas. Polycarbonat hält höheren Temperaturen stand als Acryl. Daher kann Polycarbonat leicht bearbeitet werden, um eine Vielzahl kundenspezifischer Teile herzustellen, insbesondere mit der CNC-Frästechnik.

Dieser Leitfaden bietet Ihnen einen Überblick über Polycarbonat: seine wichtigsten Eigenschaften, typische Anwendungen, Vorschläge für die Bearbeitung von Polycarbonat und geeignete Oberflächenveredelungen für bearbeitete Polycarbonatteile.

Übersicht über Polycarbonat/PC

Im ersten Teil werden wir darüber sprechen, was Polycarbonat ist, welche Eigenschaften es hat und welche verschiedenen Arten und Qualitäten es gibt.

Was ist Polycarbonat?

Polycarbonat (PC) ist ein thermoplastischer Kunststoff mit hervorragenden Eigenschaften optische Transparenz, hohe Zähigkeit und Schlagzähigkeit sowie hervorragende Kriechfestigkeit. Es verfügt über FDA-konforme Qualitäten und verschiedene Verbindungen, die seine Tragfähigkeit und Verschleißfestigkeit verbessern.

Aufgrund seiner amorphen Zusammensetzung, relativ geringen Kristallinität und optischen Klarheit weist PC-Kunststoff eine hohe Transparenz für sichtbares Licht auf und übertrifft viele Glasvarianten hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit. Daher wird Polycarbonat oft als Ersatz für Glas für Anwendungen in Automobilbeleuchtungssystemen, bruchsicheren Fenstern, in der Luft- und Raumfahrtindustrie (z. B. militärische Kampfjets, Laborlinsen, elektrische Schaltkreise usw.) verwendet. PC-Kunststoff ist nicht nur unglaublich widerstandsfähig und unglaublich widerstandsfähig Schlagzähigkeit auch bei extremen Temperaturen, aber es ist auch gut bearbeitbar, leicht zu formen und thermoformbar, sodass präzise Toleranzen problemlos möglich sind.

Eigenschaften von Polycarbonat

Aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften ist Polycarbonat-Thermoplast eine allgemein bevorzugte Option für zahlreiche industrielle und kommerzielle Anwendungen. Noch wichtiger ist, dass diese Qualitätssicherung durchgeführt wird, um die geeigneten Qualitäten und Bearbeitbarkeit des PC sowie die geeignete Bearbeitungsreihenfolge zu bestimmen und dann dazu beizutragen, die Effizienz des Herstellungsprozesses zu steigern.

1. Optische Klarheit: Polycarbonat verfügt aufgrund seiner hervorragenden optischen Eigenschaften amorphe Struktur. Als Alternative zu Glas wird typischerweise klares PC mit einem Brechungsindex von 1,548 verwendet. Auch beim Einfärben behält es seine Transparenz.
2. Hohe Festigkeit und Härte: Polycarbonat ist für seine hervorragende Schlagzähigkeit und Zähigkeit bekannt, die es ihm ermöglichen, äußeren Stößen, Rissen und Brüchen wirksam standzuhalten. Die Zähigkeit bleibt bei Temperaturen von -20 °C bis 140 °C konstant. Daher ist Polycarbonat ideal für bearbeitete Teile, die höchste Zuverlässigkeit und Haltbarkeit erfordern.
3. Hohe Bearbeitbarkeit: Polycarbonat ist aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit gut bearbeitbar.
4. Transmission: Das typische Polycarbonatmaterial kann ungefähr 90% des durch es hindurchtretenden Lichts effektiv durchlassen. Dank dieser hohen Durchlässigkeit eignen sich PC-Teile gut für ein breites Anwendungsspektrum, darunter medizinische Komponenten, Prototypen und Dekorationsartikel.
5. Leicht: Im Vergleich zu anderen Arten von Thermoplasten oder Glasmaterialien ist Polycarbonat besonders leicht.
6. Mäßige thermische Stabilität: Polycarbonat bleibt in der Regel bis zu 135 °C stabil, wenn es extremen Temperaturen ausgesetzt wird. In Fällen, in denen Anwendungen eine höhere Wärmebeständigkeit erfordern, kann dieser Wert durch den Einbau erhöht werden Flammschutzmittel in den PC. Auf diese Weise wird die thermische Stabilität effektiv verbessert, ohne die chemischen Eigenschaften des Materials zu beeinträchtigen.
7. Dimensionsstabilität: Polycarbonat weist eine hohe Dimensionsstabilität und Schrumpfbeständigkeit auf, mit einer geringen Schrumpfrate von 0,6%-0,9%.
8. FDA-Konformität: Polycarbonat ist FDA-konform und daher ein erstklassiges Material für die Medizin- und Lebensmittelindustrie zur Herstellung von Produkten.
9. UV-Strahlungsbeständigkeit: Bestimmte Polycarbonat-Typen wurden speziell dafür entwickelt, 100% Sonnenlicht zu blockieren, was zu außergewöhnlichen Ergebnissen führt UV-Lichtbeständigkeit. Dies macht PC zu einer wünschenswerten Wahl für medizinische oder Verpackungsprodukte.
10. Chemische Resistenz: Verstärkte Polycarbonattypen weisen eine hervorragende Beständigkeit gegenüber Ölen, Wachsen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Fetten und verdünnten Säuren auf. Die Fähigkeit zur chemischen Beständigkeit macht CNC-gefräste PC-Teile Ideal für Branchen, die Chemikalien ausgesetzt sein müssen.
11. Kompatibilität: Polycarbonatteile können Beschichtungen wie Antistatik-, Hartbeschichtungs- und Blendschutzschichten erhalten. UV- und Antibeschlagbeschichtungen sind auch auf PC-Kunststoff angebracht.

Es ist erwähnenswert, dass es einige Einschränkungen bei der Verwendung des PCs als CNC-Bearbeitungsmaterial gibt. Zu diesen Nachteilen gehören:

1. Seine Anfälligkeit für Dellen und hohe Kosten.
2. Bei längerer Einwirkung von UV-Strahlung neigt es zur Gelbfärbung.
3. Da PC empfindlich gegenüber Kratzern und Spannungsrissen ist, sind möglicherweise Nachbearbeitungsvorgänge erforderlich, was häufig eine Herausforderung darstellt, da sich für PC-Teile nur bestimmte Techniken wie Dampfpolieren und Beschichten als effektiv erweisen.
4. PC-Teile neigen dazu, in dickeren Segmenten einzusinken oder Hohlräume zu bilden. Um dies zu vermeiden, empfiehlt es sich, dickere Teile in dünnere, kleinere Teile aufzuteilen, die später zusammengesetzt werden können. Angesichts der Kosten für Rohmaterial und Bearbeitungszeit ist die Verwendung kleinerer Teile wahrscheinlich kostensparender als die Bearbeitung eines dicken Abschnitts aus einem einzelnen PC-Block.

Sorten von Polycarbonat

• Glasgefülltes Polycarbonat: Diese Polycarbonatsorte eignet sich gut für Komponenten in Industriequalität. Es wird häufig als Ersatz für Metalle in industriellen Anwendungen verwendet und enthält 10-40%-Glasfasern, die die Festigkeit von Standard-Polycarbonat erhöhen. Aufgrund seiner hohen Zähigkeit und Schlagfestigkeit wird es häufig als Alternative zu Metallen und technischen Kunststoffen verwendet.
• Allzweck-Polycarbonat: Es handelt sich um eine Sorte mit vergleichbarer Transparenz wie Glas und beeindruckend hoher Zähigkeit. Aufgrund seiner polierten Oberfläche wird diese Sorte häufig aus ästhetischen Gründen verwendet. Darüber hinaus weist es eine bemerkenswerte Alterungsbeständigkeit bei Einwirkung von UV-Strahlung auf.
• Maschinentaugliches Polycarbonat: Es handelt sich um eine Sorte, die sich durch gute Dimensionsstabilität, Schlagzähigkeit, einen hohen Elastizitätsmodul und hervorragende elektrische Eigenschaften auszeichnet. Bearbeitete Teile aus diesem Material eignen sich gut für Anwendungen, die einen erheblichen Fertigungsaufwand erfordern.
• TUFFAK^® Polycarbonat: Es handelt sich um eine unglaublich robuste Variante des Polycarbonat-Kunststoffs. Mit der doppelten Stärke von Glas wiegt TUFFAK® nur halb so viel. Es ist gut zum Thermoformen geeignet und CNC-BearbeitungEs weist eine hervorragende Verträglichkeit mit Lösungsmitteln, Farben und Klebstoffen sowie eine hohe Dimensionsstabilität auf. Diese Kunststoffsorte wird weiter nach Kompatibilität mit verschiedenen industriellen Anwendungen kategorisiert.
• AMGARDTM Polycarbonat: Hierbei handelt es sich um eine spezielle Polycarbonatsorte, die Silberionen in das Material einbaut und so das Wachstum von Mikroorganismen auf der Oberfläche verhindert. Diese Sorte eignet sich ideal für die Herstellung von Schutzschilden, medizinischen Geräten und Geräten sowie für andere ähnliche Anwendungen, bei denen eine Oberfläche frei von Bakterien, Schimmel, Schimmel usw. erforderlich ist.

Was ist die Bearbeitung von Polycarbonat und wie funktioniert sie?

Bei der Polycarbonatbearbeitung handelt es sich um einen subtraktiven Bearbeitungsprozess, bei dem zusätzliches Material von einem PC-Block entfernt wird, um die gewünschte Form und Oberfläche zu erzeugen. Eine der am häufigsten verwendeten Methoden hierfür ist das CNC-Bearbeitungsverfahren.

Dieser Prozess beginnt damit, dass der Polycarbonatblock mithilfe eines geeigneten Bearbeitungsprozesses oder mehrerer Prozesse wie z. B. in Form geschnitten wird CNC-Fräsen, CNC-Drehen, CNC-Fräsen, oder Laser schneiden. Die Wahl eines bestimmten Prozesses oder einer Kombination dieser Prozesse hängt von den Fertigungsanforderungen ab. Nachdem das Polycarbonat zugeschnitten wurde Oberflächenveredelung ist erforderlich, um das gewünschte kosmetische Finish zu erzielen.

Warum Polycarbonat für die CNC-Bearbeitung verwenden?

Polycarbonat-Material übertrifft im Vergleich zu anderen Kunststoffmaterialien verschiedene Wettbewerbseigenschaften.

1. Es weist hohe Werte auf Belastbarkeit und hervorragende VerschleißfestigkeitDadurch hält es extremen Temperaturen stand. Darüber hinaus ist es gut bearbeitbar, insbesondere bei der Verwendung für CNC-Bearbeitungsvorgänge.
2. Polycarbonat ist bekannt für seine hervorragende TransparenzDaher ist es ideal für die Herstellung von durchsichtigen Komponenten wie Brillen, Fenstern und Lichtabdeckungen.
3. Polycarbonat ist ein beliebtes Material für elektrische Isolieranwendungen, weil es biologisch inert.
4. Mit relativ geringe KostenPolycarbonat profitiert davon, dass es ein erschwingliches Material ist, das für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen in der Fertigungsindustrie geeignet ist.

Tipps für den CNC-Bearbeitungs-PC

Das CNC-Fräsen von Polycarbonat ist ein vergleichsweise einfacher Prozess. Die Frästechnik bietet gegenüber dem Sägen einen Vorteil, da sie zu einer besseren Kantenbearbeitung und einer präziseren Bearbeitung komplexer Formen führt. Es gibt einige Überlegungen und Tipps, um die Effizienz des CNC-Fräsprozesses für Polycarbonat zu steigern.

1. Verwenden Sie Fräser mit scharfen Kanten

Um einen reibungslosen Fräsprozess von Polycarbonat zu gewährleisten, wird empfohlen, dies zu bestätigen Fräse verfügt über einen scharfen Fräser und einen effektiven Spanabfuhrmechanismus. Darüber hinaus empfiehlt sich die Verwendung eines Staubsaugers, sofern die Fräsmaschine über einen entsprechenden Anschluss verfügt.

2. Wählen Sie den richtigen Fräser mit dem richtigen Durchmesser

Für optimale Ergebnisse beim Fräsen wählen Sie einschneidiges Hartmetall (HSS) Fräser und stellen Sie sicher, dass Sie den passenden Fräserdurchmesser wählen. Bei der Bearbeitung von Platten mit einer Dicke von 5 mm und darunter empfiehlt sich die Verwendung eines Fräsers mit 4 mm Durchmesser. Wählen Sie für Platten mit einer Dicke zwischen 5 und 10 mm einen Fräserdurchmesser von maximal 6 mm. Bei Plattenstärken über 10 mm eignet sich zum Fräsen am besten ein Fräserdurchmesser zwischen 8-10 mm.

3. Platzieren Sie das Panel fest

Achten Sie beim Fräsen darauf, sowohl die Platte als auch den Fräser abzustützen. Dies kann erreicht werden, indem das Panel auf einer festen Oberfläche platziert wird, um Maschinenvibrationen zu vermeiden. Es wird empfohlen, eine Oberfläche zu verwenden, auf der der Fräser laufen kann, beispielsweise ein Holzbrett. Stützen Sie außerdem die Oberseite des Paneels gut ab, damit es fest an der Oberfläche anliegt. Dies kann durch den Einsatz von Latten und Klammern oder durch den Einsatz von Klammern erfolgen, die entlang der Fräslinie für Halt sorgen.

4. Stellen Sie die richtigen Vorschub- und Geschwindigkeitsraten ein

Um eine optimale Bearbeitung zu erreichen, nutzen Sie zunächst die maximale Drehzahl und die maximale Vorschubgeschwindigkeit, mit der Genauigkeit erreicht werden kann. Reduzieren Sie dann schrittweise die Menge Vorschubgeschwindigkeiten und Geschwindigkeiten um beste Bearbeitungsergebnisse zu erzielen. Die erforderliche Eintauchgeschwindigkeit kann je nach verwendetem Werkzeugtyp variieren und liegt typischerweise zwischen 20 und 120 IPM.

5. Kühlmittel verwenden

Bei der CNC-Bearbeitung hilft die Verwendung eines Kühlschmiermittels, Späne zu beseitigen und Wärme abzuleiten. Für die Arbeit mit Polycarbonatmaterial stehen zwei spezielle Kühlmittel zur Verfügung.

Bei der ersten Möglichkeit handelt es sich um einen Hochdruck-Luftstrom. Dies ist ein einfacher und grundlegender Ansatz, mit dem sich Späne und Wärme effektiv entfernen lassen. Bei der zweiten Methode wird reines Wasser verwendet, das im Vergleich zur Luftstrommethode eine bessere Leistung erbringt und sich ideal für die Bearbeitung tiefer Nuten eignet.

6. Mahlen Sie in mehreren Schritten

Bei dickeren Blechen ist es meist notwendig, diese in mehreren Schritten zu fräsen, um einen sauberen Kantenabschluss zu erzielen. Das Fräsen dünner Platten bis 5 mm Dicke kann in einem Durchgang erfolgen. Um jedoch eine sauberere Fräskante zu erhalten, ist es wichtig, entgegen der Drehrichtung des Fräsers zu fräsen. Es empfiehlt sich, Platten bis 10 mm Dicke in zwei Schritten und dickere Plattenabschnitte in vier Schritten zu fräsen. Lassen Sie den Fräser im vierten Schritt mit einer etwas langsameren Geschwindigkeit laufen, um ein besseres Kantenfinish zu erzielen.

Oberflächenveredelung für bearbeitetes Polycarbonat

Nach der Bearbeitung des Polycarbonats besteht die Tendenz, dass sich Kratzer bilden. Das Entfernen von Kratzern von Polycarbonatoberflächen kann effektiv durch drei Polierverfahren erreicht werden: Polieren, Dampfpolieren und manuelles Polieren.

Polieren

Polieren ist eine mechanische Methode, bei der die Kraft einer sich schnell drehenden Baumwollpolierscheibe zum Polieren der Oberflächen genutzt wird. Es bietet eine hohe Effizienz, insbesondere beim Polieren großer Teile mit einfachen Außenflächen. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass beim Polieren im Vergleich zum Dampfpolieren ein etwas weniger klarer Poliereffekt erzielt wird.

Dampfpolieren

Durch das Abdecken sowohl der Außen- als auch der Innenflächen des Teils sorgt das Dampfpolieren dafür, dass die gesamte Oberfläche gleichmäßig poliert wird. Diese Methode ist für das Polieren von Polycarbonat-Komponenten mit komplizierten Merkmalen konzipiert.

Manuelles Polieren

Es handelt sich um eine herkömmliche Poliermethode, die weitgehend von der Erfahrung der Arbeiter abhängt und praktisch keine Ausrüstung und Werkzeuge erfordert.

Bei dieser Methode wird in der Regel hauptsächlich Schleifpapier verwendet. Zum Polieren der Oberfläche wird zunächst ein grobes Schleifpapier mit großer Körnung verwendet, später kommt ein kleineres zum Einsatz. Obwohl diese Methode im Vergleich zu den beiden anderen oben genannten Methoden im Allgemeinen höhere Arbeitskosten erfordert, ist es relativ einfacher, Oberflächen mit höherem Glanz für Polycarbonatteile zu erzielen.

Anwendungen für bearbeitete Teile aus Polycarbonat

Bearbeitete Teile aus Polycarbonat sind weit verbreitet in Elektronik-, Automobil-, Sicherheitsausrüstungs-, medizinischen Geräten und Automobilanwendungen. Es gibt einige gemeinsame Teile:

Häufig gestellte Fragen

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