O vidro tem sido um item básico em produtos que exigem transparência, como displays e telas. Em alguns casos, o vidro é insubstituível. Mas na maioria, o acrílico dominou a indústria devido ao seu menor custo, transparência semelhante e melhor resistência ao impacto.
Mas como ele se comporta sob usinagem? É difícil de usinar? Este artigo esclarece a usinagem CNC de acrílico, cobrindo propriedades-chave, processos de usinagem e aplicações práticas.
Por que usar máquina CNC para acrílico?
Acrílico é um polímero plástico de engenharia, quimicamente conhecido como polimetilmetacrilato (PMMA). Foi introduzido em meados do século XX, como um material leve e mais resistente a impactos. Como o acrílico é uma alternativa ao vidro, suas melhores características são geralmente discutidas em comparação com as do vidro:
Transparência
O acrílico é altamente transparente com uma taxa de transmissão de luz de cerca de 92%. Seu índice de refração (1.49) é muito próximo ao do vidro (1.50), o que o torna uma excelente escolha para produtos de clareza óptica, como janelas e lentes.
Impacto Resistência ao Impacto Resistência
O vidro comum quebra sob estresse, mas o acrílico não. Ele pode suportar 17 vezes mais carga de impacto do que o vidro.
Resistência UV
Ao contrário de muitos plásticos, que ficam amarelos quando expostos à luz ultravioleta ao longo do tempo, o acrílico retém sua transparência mesmo após exposição prolongada ao sol. A PLEXIGLAS® afirma que seu acrílico fundido não ficará amarelo por mais de 30 anos.
Peso
A densidade do acrílico é de aproximadamente 1.18 g/cm³, o que o torna aproximadamente metade do peso do vidro. A natureza leve também facilita o manuseio durante a usinagem, transporte e instalação.
Resistência química
O acrílico é resistente a vários produtos químicos, incluindo ácidos diluídos, álcoois e hidrocarbonetos alifáticos. Então, é uma escolha adequada para laboratórios e instalações médicas.
Fácil de usinar
Acrílico é um plástico projetado que tem uma estrutura consistente e sem grãos. Essa uniformidade facilita a usinagem em formas intrincadas sem o risco de lascar – um problema comum com vidro e outros materiais.
Melhor acrílico para usinagem CNC
Os acrílicos são classificados principalmente em dois tipos com base em como são produzidos. Temos acrílico fundido e acrílico extrudado. Quimicamente, ambos são iguais, mas um método de produção diferente confere propriedades mecânicas diferentes.
Acrílico fundido vs. extrudado
O acrílico extrudado é feito através do processo de extrusão no qual um volume de pellets de acrílico derretido é forçado através de um bico para formar folhas com espessura uniforme. É mais barato de fazer, mas a desvantagem são as tensões restantes que tornam o material quebradiço. Além disso, o acrílico extrudado é anisotrópico, ou seja, se comporta de forma diferente em diferentes direções de corte, tornando a usinagem desafiadora.
Em contraste, o acrílico fundido é feito despejando acrílico derretido em moldes, que são deixados esfriar e endurecer. Este processo produz acrílico que é mais denso, mais forte, e has propriedades isotrópicas, ou seja, mesmas propriedades independentemente da direção. Isso permite usinagem mais fácil.
Processos de usinagem CNC para acrílico
Para moldar e perfilar o acrílico na forma desejada, o acrílico geralmente passa por estes processos de usinagem:
Fresagem CNC
Fresagem CNC remove material de folhas de acrílico alimentando-as em ferramentas de corte rotativas na mesma direção da rotação da ferramenta. Este método é ideal para criar geometrias complexas, bem como executar cortes rasos ou profundos.
Torneamento CNC
In volta operação, a peça de acrílico gira enquanto uma ferramenta de corte de ponto único remove o material. A ferramenta de corte se move em linha reta ao longo do perímetro da peça de trabalho para moldá-la conforme necessário. O torneamento é para peças cilíndricas e tarefas como corte de rosca, mandrilamento e faceamento.
Perfuração CNC
O processo usa brocas multiponto para formar furos cilíndricos, cravando a broca perpendicularmente através da folha de acrílico.
Corte e Gravação a Laser
É um processo sem contato que emprega um feixe de laser de alta potência para cortar e gravar o acrílico com precisão. Este processo é ideal para folhas finas de acrílico que não conseguem lidar com as tensões de ferramentas de corte mecânicas.
Desafios na usinagem CNC de acrílico
Plásticos e polímeros podem não ter a resistência e a dureza dos metais, mas ainda assim apresentam outros desafios.
Baixa temperatura de fusão
O acrílico tem um ponto de fusão baixo, entre 140 a 160℃. Então, o atrito durante a usinagem pode fazer com que ele derreta, levando a superfícies ásperas, deformações ou entupimento da ferramenta.
Rachaduras ou lascas
O acrílico é quebradiço e, se as ferramentas de corte não forem afiadas ou os parâmetros de corte forem muito agressivos, o material pode rachar, lascar ou até mesmo quebrar.
Arranhões na superfície
O acrílico é propenso a arranhões, então medidas devem ser tomadas para evitar danos durante o manuseio e a usinagem. Revestimentos ou filmes protetores são frequentemente usados.
Opções de acabamento de superfície para acrílico
O acrílico é popular por sua clareza óptica e suavidade. Mas o processo de usinagem pode não torná-lo assim. Então, após a usinagem, algumas operações de acabamento são realizadas nele:
Polimento a vapor
O polimento a vapor utiliza vapores químicos (cloreto de metileno) para alisar e polir a superfície de acrílico usinado. Os vapores derretem suavemente a camada superficial mais externa, deixando para trás um acabamento brilhante e opticamente claro. O método é popular para atingir alta transparência em acrílico.
Polimento por chama
Neste método, a chama é direcionada às bordas ou superfície do acrílico para derreter e alisar o material. Este processo é rápido e eficaz para remover marcas de usinagem e bordas ásperas. O acrílico fundido responde melhor do que o acrílico extrudado, pois este último pode desenvolver rachaduras.
Polimento
O polimento é um processo mecânico no qual uma roda de pano macio, combinada com compostos de polimento, é usada para alisar a superfície. O polimento funciona bem para superfícies maiores e planas e é eficaz na remoção de pequenos arranhões ou manchas.
Considerações ao usinar acrílico CNC
Ao usinar acrílico em CNC, é preciso ter em mente esses aspectos importantes para minimizar os danos e obter os melhores resultados possíveis.
Considerações sobre design
A usinagem começa com o design. Ao projetar uma peça de acrílico, cuidados especiais foram tomados para espessura de parede, tolerâncias e rebaixos.
Por exemplo, a espessura mínima da parede para acrílico usinado deve ser geralmente em torno de 0.5 mm. Qualquer coisa mais fina pode levar a fraquezas estruturais. Da mesma forma, a profundidade do rebaixo não deve exceder 10 vezes o diâmetro da ferramenta de corte.
Ferramentas de corte
Acrílico é um polímero plástico, muito mais fácil de usinar do que a maioria dos metais na indústria, mas ainda assim, você tem que se ater às ferramentas compatíveis. Usar brocas de madeira nunca é uma boa ideia. Em vez disso, ferramentas com ponta de carboneto são recomendadas para usinar acrílico devido à sua durabilidade e resistência à abrasão.
O tamanho da broca também afeta a qualidade do corte. No caso do acrílico, uma broca maior pode ajudar a remover cavacos de forma mais eficaz. Uma broca de 0.25 pol. é geralmente recomendada para usinagem de acrílico de uso geral. Use uma ferramenta com poucas ranhuras (provavelmente 1 ranhura) para evacuação eficaz de cavacos.
Parâmetros de Usinagem
Como o acrílico pode derreter devido ao calor de fricção, é importante equilibrar a velocidade do fuso e a taxa de avanço. De acordo com especialistas, uma velocidade do fuso de 18,000 RPM combinada com uma taxa de avanço entre 100 a 300 IPM é melhor para a maioria das operações de corte de acrílico.
Trabalho em espera
O acrílico é um material relativamente macio e pode vibrar durante o corte, fazendo cortes ásperos se não for fixado corretamente. Para melhores resultados de usinagem, use sistemas de fixação robustos. Para evitar arranhões no acrílico, coloque almofadas de borracha entre eles.
Para peças maiores ou mais intrincadas, sistemas de retenção a vácuo são a escolha preferida. Para prender peças menores e delicadas, recomendamos usar fita dupla face.
Aplicações de acrílico usinado em CNC
O acrílico tomou conta da maioria das indústrias como uma alternativa leve e forte ao vidro. Algumas indústrias comuns e suas aplicações relevantes são ilustradas na tabela:
| Expertise | Aplicações |
| Expositores e Eletrónica | – Caixas de proteção – Visores LED - Fibras ópticas - Painéis de controle |
| Automotiva | – Capas para faróis – Lanternas traseiras – Painéis interiores e painéis de instrumentos – Conjuntos de instrumentos |
| Produtos para uso Médico | – Incubadoras – Equipamentos de laboratório (por exemplo, tubos de centrífuga, pipetas) – Dispositivos odontológicos – Escudos de proteção |
| Construção | – Janelas e claraboias – Sinalização - Equipamentos de iluminação – Barreiras sonoras |
| Signage | – Sinalização personalizada gravada - exibe – Exposições em feiras |
| Indústria aeroespacial | – Janelas de aeronaves – Coberturas – Painéis leves |
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