Mecanizado de acrílico vs policarbonato: Diferencias clave y elección del material adecuado

Publicado el 16 de noviembre de 2022

Publicado previamente en fastradius.com el 16 de noviembre de 2022

El acrílico, también conocido como plexiglás o polimetil metacrilato (PMMA), y el policarbonato son ambos plásticos transparentes y ligeros adecuados para fabricar piezas mediante mecanizado CNC. El acrílico es conocido por su resistencia y transparencia, siendo una excelente alternativa al vidrio estándar, mientras que el policarbonato es increíblemente tenaz y resistente al impacto, ideal para aplicaciones que requieren claridad y mayor durabilidad, como vidrio de seguridad.

Aunque el acrílico y el policarbonato son similares en muchos aspectos, hay algunas diferencias importantes entre estos dos materiales comunes que pueden hacer que uno sea más adecuado para una aplicación particular sobre el otro, o impactar el proceso de mecanizado y así el plazo y coste. En este artículo, repasaremos lo que necesita saber sobre mecanizado de acrílico y policarbonato para que pueda seleccionar la mejor opción de fabricación para su proyecto y crear diseños que funcionen con el material que elija.

Mecanizado de acrílico y policarbonato: Lo que necesita saber

Cuando se trata de mecanizar acrílico, el acrílico colado (cast) es a menudo mejor opción que el extruido, ya que este último es más propenso a agrietarse o astillarse durante el mecanizado. Esto significa que las estrategias de trayectoria de herramienta a veces necesitan selección cuidadosa para evitar astillar la pieza. Además, como los acrílicos no son muy resistentes al calor, es necesario usar una herramienta de corte afilada para obtener un acabado superficial suave. El bajo punto de fusión del acrílico significa que también será necesario usar una velocidad de avance de corte más baja que otros plásticos durante el mecanizado, ya que avances más altos generarán más fricción y calor, y potencialmente arruinarán su pieza. Si es necesario, el acrílico puede guardarse en congelador antes del mecanizado para asegurar que permanezca lo más frío posible.

Con su tenacidad y resistencia al impacto, el policarbonato es mejor para mecanizado y está particularmente bien adaptado al fresado CNC. Sin embargo, al mecanizar policarbonato, la nitidez de la herramienta de corte sigue siendo importante, ya que las láminas de policarbonato pueden fundirse si se acumula demasiado calor durante el mecanizado. Dado que el policarbonato es menos propenso a astillarse que el acrílico, tiende a ser más fácil de mecanizar y permite usar estrategias de trayectoria de herramienta más estándar. Además, debido a que hay un rango de temperatura de trabajo más alto, se pueden usar estrategias más agresivas con menor probabilidad de causar problemas, potencialmente ahorrando tiempo y dinero.

Aplicaciones para acrílico y policarbonato

Ambos son ligeros, mecanizables y tienen características únicas que los hacen adecuados para una variedad de aplicaciones across industrias.

El acrílico es popular dentro de las industrias automotriz, construcción y aeroespacial, y a menudo se usa para cosas como cajas secas, lentes, escudos de radiación y desecadores. Además, su transparencia, resistencia y alta resistencia al impacto lo hacen una gran alternativa al vidrio, y comúnmente se encuentra en invernaderos, acuarios, terrarios, barreras de seguridad y más.

Como el acrílico, el policarbonato es popular en automotriz, aeroespacial y construcción, pero su resistencia al calor y fuerte estabilidad dimensional lo hacen muy popular en la industria médica, ya que las piezas de policarbonato pueden soportar autoclaves limitados y esterilización por irradiación. Entre sus aplicaciones más comunes, el policarbonato se usa a menudo para displays de punto de venta, protectores faciales, características arquitectónicas, colectores transparentes, ventanas a prueba de balas y mucho más.

Pros y contras de usar acrílico para sus piezas

El acrílico ofrece una gama de atributos positivos, incluyendo:

• Transparencia: El acrílico puede permitir hasta 92% de luz pasar a través, haciéndolo más transparente que algunos grados de vidrio y la mayoría de termoplásticos. También puede colorearse sin sacrificar transparencia, aunque es posible fabricar piezas de acrílico más opacas.
• Resistencia: El acrílico es mucho más fuerte y resistente al impacto que el vidrio. La mayoría de grados son 4 a 8 veces más fuertes que el vidrio.
• Resistencia ambiental: El acrílico es naturalmente resistente a arañazos, intemperie y radiación UV, ideal para aplicaciones exteriores.
• Resistencia química: Resistente a muchos químicos, incluyendo álcalis, detergentes, limpiadores y ácidos inorgánicos diluidos.
• Absorción de humedad: Baja absorción de humedad, permitiendo retener dimensiones en aplicaciones exteriores.
• Compatibilidad con recubrimientos: Las piezas de acrílico pueden recubrirse con capas antiestáticas, duro o antirreflejo para mejorar calidad superficial, extender vida útil y cumplir requisitos específicos.
• Asequibilidad: A pesar de su resistencia, durabilidad y claridad, el acrílico sigue siendo relativamente barato de fabricar y mecanizar. Para comparar, el policarbonato es约 35-40% más caro.
• Color: Disponible en amplia gama de colores.

El mecanizado CNC de acrílico no está exento de desventajas. Como se señaló, el acrílico es más susceptible a agrietarse y astillarse que el policarbonato, y es ligeramente más difícil de mecanizar, ya que pierde integridad estructural y comienza a fundirse a temperaturas superiores a 160°C. Al diseñar piezas de acrílico para mecanizado CNC, deberá recordar ese punto de fusión relativamente bajo porque hace al material más susceptible a deformación durante fabricación. Para evitar riesgo de fundición y lograr acabado superficial de calidad, usar una velocidad de avance y profundidad de paso adecuadas es crucial. Similarmente, para reducir vibración y lograr cortes de calidad, las piezas de acrílico deben mecanizarse usando herramientas con longitud de flauta corta y profundidad de corte aproximadamente la mitad del diámetro de la broca.

El uso previsto de su producto también determinará si el acrílico es la mejor opción. Por ejemplo, la extrema biocompatibilidad del acrílico lo hace buena opción para implantes óseos, dentaduras u otras aplicaciones de contacto con piel; similarmente, su resistencia a intemperie, radiación UV y arañazos lo hacen adecuado para piezas usadas en exteriores. Por otro lado, el acrílico podría no ser la mejor opción para contenedores de alimentos expuestos a ambientes de alta temperatura, como lavavajillas o microondas, ya que las piezas de acrílico solo mantienen sus dimensiones hasta 149°F (65°C), punto en el que comienzan a ablandarse.

Pros y contras de usar policarbonato para sus piezas

Los aspectos positivos del policarbonato incluyen:

• Transparencia: Naturalmente transparente, transmite luz tan efectivamente como el vidrio, ideal para lentes, iluminación y vidrio a prueba de balas. Como el acrílico, puede colorearse sin sacrificar transparencia.
• Variedad: Hay varias formulaciones en el mercado, incluyendo relleno de vidrio y variantes conformes FDA, por lo que probablemente encontrará una que cumpla sus necesidades.
• Resistencia e impacto: Resistencia a la tracción ~200 veces la del vidrio, altamente resistente al impacto. Usado en vidrio resistente a balas y equipo de protección.
• Contracción y estabilidad dimensional: Mantiene dimensiones bajo la mayoría de condiciones, baja tasa de contracción 0.6-0.9%.
• Resistencia ambiental: Naturalmente resistente a radiación UV y puede soportar niveles de humedad variables y temperaturas fluctuantes, excelente para aplicaciones exteriores y gafas.
• Resistencia química: Resistente a muchos químicos, incluyendo ácidos diluidos, aceites, ceras, hidrocarburos alifáticos, alcoholes y grasas.
• Absorción de humedad: Ligeramente menor que el acrílico.
• Compatibilidad con recubrimientos: Como el acrílico, componentes de policarbonato pueden recubrirse con capas antiestáticas, duro y antirreflejo. También compatible con capas UV y antivaho.
• Alta mecanibilidad: Al ser tan duradero y tolerante al calor, el policarbonato es más fácil de mecanizar que el acrílico.

Aunque el policarbonato tiene muchos atributos positivos, hay algunas desventajas, incluyendo su alto coste y susceptibilidad a abolladuras. Además, como el policarbonato se raya fácilmente, es más probable que requiera acabado, lo que se complica porque solo ciertos procesos de acabado, como pulido al vapor y recubrimiento, funcionan con piezas de policarbonato.

Además, es importante notar que las piezas de policarbonato también son propensas a desarrollar hundimientos o vacíos en secciones gruesas. Para prevenir esto, es mejor dividir elementos gruesos en secciones más pequeñas y delgadas para ensamblar luego. Es fácil recordar este consejo teniendo en cuenta los costes —mecanizar una pieza gruesa de un solo bloque de policarbonato será típicamente más caro que trabajar con piezas pequeñas debido al coste de materia prima y tiempo de mecanizado.

Opciones de acabado para acrílico y policarbonato

Hay varias opciones de acabado disponibles para ambos, incluyendo algunas que ayudarán a que sus piezas se vean y sientan listas para uso final e incluso mejoren claridad:

• Acabado tal como mecanizado (As-machined): El estándar y más económico, 'as-machined' o 'as-milled' significa que no se aplica post-procesado adicional. Las piezas tienen acabados dimensionales ajustados y pueden representar opción más rápida y asequible. En algunos casos, pueden tener pequeñas marcas de herramienta, imperfecciones o arañazos visibles.
• Chorreado de microesferas (Bead blasting): Acabado económico que crea apariencia uniforme, tiende a dejar acabado mate o satinado y es efectivo para eliminar marcas de herramienta e imperfecciones superficiales.
• Pulido al vapor (Vapor polishing): Esta opción usa vapor de disolvente para transformar superficies mate u opacas en superficies lisas, alto brillo u ópticamente claras. A menudo usado en piezas donde superficies rugosas son inaceptables o donde la claridad es primordial.

Con suficiente cuidado durante el corte, las superficies mecanizadas de piezas de acrílico y policarbonato serán típicamente translúcidas, pero pueden volverse casi opacas si el material se funde. Si ocurre fundición, puede ser posible abordar la opacidad superficial con opciones de post-procesado como pulido al vapor. Vale notar que los acabados as-mechanized para piezas de acrílico y policarbonato no serán ópticamente claros, aunque puede ser posible lograr claridad óptica si se usa herramienta de diamante, pero esto debe solicitarse específicamente durante el proceso de cotización, ya que aumentará significativamente el coste.

Conclusión: Comparando acrílico y policarbonato para mecanizado

Se debe tener cuidado especial con diseños que incluyan acrílico mecanizado debido a la mayor probabilidad de agrietamiento por tensión. Teniendo esto en cuenta, es aconsejable usar herramientas de corte extremadamente afiladas para evitar fundir el acrílico o causar agrietamiento; cortadores de diamante dan mejor acabado superficial, aunque cortadores de carburo son mucho más asequibles. También será necesario usar una velocidad de avance relativamente rápida para prevenir que el acrílico se funda, pero recuerde que ir demasiado rápido puede causar presión de corte extrema y rotura.

Mientras el policarbonato es generalmente mejor adaptado al mecanizado gracias a su rigidez, tenacidad, durabilidad y mayor punto de fusión, la contrapartida es que es menos transparente que el acrílico. Sin embargo, si necesita crear piezas de uso específico, como equipo de protección, cajas de fusibles o componentes grandes y tenaces, la transparencia puede no ser un problema. Por otro lado, si está diseñando un producto para el cual la transparencia es prioridad máxima, el esfuerzo extra para mecanizar acrílico puede valer la pena.

Dando vida a sus diseños de piezas con SyBridge

Seleccionar un material adecuado para su proyecto de fabricación puede ser la diferencia entre éxito y fracaso. Aunque hemos explorado positivos y negativos de acrílico y policarbonato, vale recordar que no son sus únicas opciones. Numerosos materiales de mecanizado CNC pueden ser compatibles con el diseño y aplicación prevista de su pieza, y elegir el correcto puede ser un proceso complicado.

Afortunadamente, un socio de fabricación como SyBridge puede reducir esa complejidad y abordar los desafíos que ciertos materiales presentan. Más allá de ayudarle a decidir si acrílico, policarbonato u otro material funcionará mejor para su pieza, nuestro equipo puede ofrecer acceso a las herramientas y experiencia que necesitará para asegurar que la producción corra lo más suave y rentable posible. Y comenzar su proyecto es simple: solo cree una cuenta y suba sus diseños para obtener una cotización instantánea. O, para saber más sobre cómo podemos hacer posible su proyecto, contáctenos hoy.