10 лучших пластиков для лазерной резки

Вы только что распаковали свой новый лазерный резак. Откалибровали зеркала, настроили фокусировку линзы и теперь смотрите на стопку разных пластиковых листов, готовых воплотить ваши идеи в жизнь. Это момент чистого творческого потенциала. Но это также момент скрытой опасности. Лазер может резать одни виды пластика с хирургической точностью, а другие превратить в кучу расплавленной слизи, пылающий факел или, что ещё хуже, в источник едкого газа, разрушающего машину и обжигающего лёгкие.

Самый важный урок для любого оператора лазера заключается в том, что не все виды пластика одинаковы. Способность резать пластик зависит не столько от мощности вашего лазера, сколько от химического состава материалаПрежде чем нажать «старт», вам нужно стать настоящим детективом. Чтобы помочь вам в этом, вот окончательный ответ - первое руководство к лучшим, худшим и самым опасным пластикам для лазерной резки.

Полное руководство: лазерная резка пластика

Первое правило Клайва: «Если не знаешь — не режешь»

В начале моей карьеры дизайнер принёс в мастерскую лист ярко-белого пластика. «Эй, Клайв, можешь вырезать из него несколько букв для вывески?» Я был начинающим инженером, старавшимся угодить. Материал выглядел точь-в-точь как толстый… лист акрилаЯ не стал спрашивать, что это такое. Я загрузил его в наш новенький 100-ваттный CO2-лазер, создал файл и нажал «Старт».

В тот момент, когда луч коснулся материала, я понял, что совершил ужасную ошибку. Поднялся едкий, вонючий дым, пахнущий, как химический пожар в бассейне. Мгновенно на стальных болтах крышки машины словно расцвёл слой ржавчины. Мой начальник, опытный механик по имени Фрэнк, подбежал и резко нажал кнопку аварийной остановки. Он распахнул дверь отсека и указал на меня. «Выходи! Сейчас же!»

Материалом послужила Sintra, распространённая марка вспененного ПВХ. Буква «С» в слове PVC означает «хлорид». При воздействии лазера на него выделяется газообразный хлор. Смешиваясь с влагой воздуха, этот газ образует соляную кислоту — пар, который разъедает металл. Следующие два дня мы потратили на чистку каждого… поверхности металла Внутри этой машины, но ущерб был нанесен. Линейные рельсы были безвозвратно изъедены. После этого Фрэнк усадил меня, его голос был холодным и ровным. «Пусть это будет твоим первым и последним уроком», — сказал он. «Лазеру всё равно, что ты… think Материал есть. Его волнует только то, что он is. Если вы не знаете наверняка, вы не режете. Никогда».

Почему некоторые виды пластика можно резать, а другие опасны?

Урок Фрэнка основан на химии. CO2 лазерная резка Используя сфокусированный луч инфракрасного света (с длиной волны 10 600 нм), мы нагреваем материал настолько быстро, что он испаряется. Этот процесс прекрасно работает на материалах которые сублимируются или испаряются без остатка. На других материалах химия даёт отпор.

Польза: чистое испарение

Такие материалы, как Акрил (ПММА) являются золотым стандартом. Энергия лазера аккуратно разрывает полимерные цепи, превращая твёрдый пластик непосредственно в газ. Побочным продуктом является чистый, острый край. Для литого акрила этот процесс настолько... идеально, он создает «пламенно-полированную» отделку.

Плохое: проблема точки плавления

Пластики, такие как Полиэтилен (ПНД) и Полипропилен (ПП / PP): имеют очень низкий точки плавления и липкой консистенции. Вместо того, чтобы испаряться, они, как правило, плавятся, превращаясь в липкую, тягучую массу. Лазер размазывает эту липкую массу, оставляя ужасное качество кромок. Хуже того, этот расплавленный пластик легко воспламеняется и может легко воспламениться, превратив лазер в печь.

Уродство: опасные химические реакции

Это та категория, которая может стоить вам здоровья и вашего устройства.

• Хлорсодержащие пластмассы (ПВХ): Как и в моём случае, эти материалы выделяют хлор. Это непреложное правило, которое нельзя нарушать ни при каких обстоятельствах. Никакая вентиляция не обезопасит ваше оборудование.
• Огнестойкие пластики (поликарбонат): Поликарбонат (лексан) ценится за свою ударопрочность и часто обрабатывается антипиренами. При воздействии на него лазера он не испаряется полностью. Он поглощает энергию, перегревается и воспламеняется, образуя густой, чёрный, копоть и разрушая, обугливая кромку.
• Азотсодержащие пластики (АБС): Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) поддаётся резке, но содержит азот. При испарении он может выделять цианистый водород – высокотоксичный газ. Поэтому резка АБС допускается только с использованием профессиональной промышленной системы вытяжки, выводящей дым непосредственно наружу, вдали от воздухозаборников.

Мы установили фундаментальное различие между добром, злом и уродством. В следующем разделе мы рассмотрим глубокое погружение в «Чемпионы лазерной резки» — лучшие виды пластика, которые можно безопасно и эффективно резать.— и устроить им прямое состязание по производительности и применению.

Какой пластик лучше всего подходит для лазерной резки?

Без сомнения, бесспорным королем среди пластиков, поддающихся лазерной резке, является Акрил, также известный по химическому названию полиметилметакрилат (ПММА) или торговым наименованиям, таким как плексиглас и люцит. Если вы покупаете CO2-лазер в первую очередь для работы с пластиком, то 90% времени вы будете работать с акрилом. Он не зря считается золотым стандартом: он испаряет невероятно чисто, оставляя красивую, ровную кромку, часто не требующую последующей обработки. Однако не весь акрил одинаков.

Почему литой акрил лучше экструдированного?

Это самое важное различие, которое необходимо усвоить оператору.

• Экструдированный акрил: Это достигается путем продавливания расплавленных акриловых гранул через фильеру и валки, в результате чего получается лист. Это дешевле и имеет более постоянную толщину. Однако процесс прокатки создает внутренние напряжения в материале. Когда лазер режет экструдированный акрил, эти напряжения снимаются, что приводит к чистому, но не огневой полировке края. Что еще важнее, при попытке гравировки он имеет тенденцию расплавляться, оставляя четкий, вдавленный след, а не контрастный.
• Литой акрил: Этот материал изготавливается путём заливки жидкого мономера между двумя листами стекла и затвердевания. Этот процесс создаёт материал практически без внутренних напряжений. Именно отсутствие напряжений объясняет идеальную испаряемость литого акрила. Край куска литого акрила, вырезанного лазером, настолько чистый и гладкий, что кажется, будто его отполировали горелкой. После гравировки получается красивое, высококонтрастное «матовое» белое покрытие.

Однажды ко мне обратился клиент, которому требовалась серия фирменных наград для корпоративного мероприятия. Они хотели, чтобы они выглядели как дорогое хрустальное стекло, но бюджет на пластик был ограничен. Я показал им два образца: один вырезан из прессованного стекла, а другой – из литого. Прессованный образец был хорош, но литой, с его ромбовидными краями и чётким белым гравированным текстом, сразу же привлёк внимание. Для вывесок, витрин, ювелирных изделий и любых других применений, где эстетика имеет первостепенное значение, литой акрил всегда является наилучшим выбором.

Какой пластик является самым прочным для лазерной резки в машиностроении?

Когда вам нужна деталь, которая не только хорошо выглядит, но и должна do что-то вроде шестеренки, приспособления или скользящего компонента — вы обращаетесь к рабочей лошадке конструкционные пластмассы,: делрин, также известный как ацеталь или ПОМ (полиоксиметилен).

Каковы области применения Delrin?

Делрин ценится за свою высокую жесткость, отличную размерную стабильность и невероятно низкую коэффициент тренияОн скользкий от природы и очень износостойкий. В то время как акрил хрупкий и может расколоться при использовании в качестве шестерёнок, делрин прочный и долговечный. Я использовал его бесчисленное количество раз для изготовления шестерёнок для прототипов, специализированной оснастки для наших станков с ЧПУ и изолирующих кронштейнов для электрооборудования. сборки. Он режет острым, чистым краем, но не полируется огнем, как акрил. Оставляет матовое, профессионально выглядящее покрытие.

Каковы меры безопасности при использовании Delrin?

Делрин совершенно безопасен для резки, но есть одно важное предостережение: его пары. При испарении делрин выделяет формальдегид с резким, резким и неприятным запахом, который является известным раздражителем. Для его резки требуется отличная профессиональная вентиляция с прямым выводом воздуха наружу. Этот материал не для любительского лазера в подвале; он предназначен для хорошо проветриваемой мастерской.

А как насчет гибких или тонкопленочных пластиков?

Иногда нужен не жёсткий лист, а тонкий и гибкий материал. Для таких случаев подходят два материала.

• Майлар (полиэстер/ПЭТ): Это основной материал для изготовления трафаретов. Это тонкая, но прочная пластиковая плёнка, режет невероятно чисто и быстро с помощью очень низкого лазерного луча Мощность. Получающиеся трафареты имеют острые края и могут использоваться сотни раз.
• Каптон (полиимид): Если вам нужна тонкая плёнка для высокотемпературных применений, например, для гибких схем или изоляции внутри электронных устройств, Kapton — это то, что вам нужно. Это пластик янтарного цвета, выдерживающий экстремальные температуры. Он хорошо поддаётся лазерной резке, хотя по краям может образовываться небольшое обугливание.

Противостояние лицом к лицу: чемпионы по лазерной резке

Пример: выбор Клайва – прототип коробки передач

Ко мне обратился стартап, разрабатывающий небольшого робота, которому был нужен набор из 50 специальные шестерни для их первых прототипов. Их проект был готов, но им нужны были физические детали для тестирования. Они запросили расценки на резку деталей из акрила, поскольку знали, что это недорого.

Мне пришлось их остановить. «Расскажите мне о применении», — сказал я. Они объяснили, что шестерни будут приводиться в движение небольшим мотором и должны работать без сбоев в течение сотен часов испытаний.

«Если мы сделаем их из акрила, — объяснил я, — они будут выглядеть идеально. Но при первом же сильном вращении зубья сразу же сломаются. Акрил хрупкий».

Я показал им кусок делрина. «Вот что вам нужно. Он дороже, но прочный и, естественно, с низким коэффициентом трения. Эти шестерёнки не просто будут выглядеть как надо; они будут… работает Правильно». Они согласились. Мы вырезали шестерёнки из делрина, и испытания прототипа прошли успешно. Урок: материал должен соответствовать применению. Выбор неправильного пластика, даже из списка «безопасных для резки», может привести к полной порче продукта.

Мы рассмотрели лучшие в своём классе пластики для лазерной резки. Но что насчёт материалы на стыке — пластики типа АБС и ПЭТГ которая быть сокращены, но сопровождаются серьёзными проблемами? Как настроить обрабатывайте и проектируйте свои детали для работы с этими сложными материалами?

Мы рассмотрели чемпионов лазерной обработки — акрил за красоту, делрин за прочность — и отметили красным самых опасных «злодеев», таких как ПВХ. Но что насчёт тёмной середины? Что насчёт пластиков, о которых спорят механики, тех, которые… быть порезанным, но часто бороться с вами на каждом шагу?

Чтобы быть настоящим профессионалом, нужно знать не только, что резать, но и это резать сложные материалы, когда этого требует клиент. И, что ещё важнее, нужно знать, как спроектировать деталь так, чтобы она идеально резалась, независимо от материала.

Можно ли резать лазером сложные пластики, такие как АБС и ПЭТГ?

Да, но настоящий вопрос в том, должен Вы? Эти материалы находятся в «серой зоне». Они не выделяют газообразный хлор, но создают серьёзные проблемы с качеством резки и выделением паров.

Какие проблемы возникают при лазерной резке АБС?

АБС (акрилонитрилбутадиенстирол) – это фантастический, прочный инженерный материал. пластик популярен в 3D-печати и литье под давлением. Однако на лазерном резаке это просто кошмар.

• Он плавится, а не испаряется: В отличие от акрила, АБС имеет низкую температура плавленияЛазер, как правило, оставляет липкую, расплавленную массу, а не чистый срез. Края часто закруглены, имеют заусенцы и демонстрируют значительное термическое напряжение.
• Токсичные, зловонные пары: При нагревании АБС выделяет стирол, который, как известно, обладает ужасным запахом и является опасным загрязнителем воздуха. Для резки АБС требуется герметичная вытяжная система промышленного класса. Однажды стажёр попытался отрезать небольшой кусок, не предупредив меня об этом; вонь стояла на всей территории цеха площадью 5,000 квадратных футов (около 5000 квадратных футов) целый день.
• Риск пожара: Расплавленный материал может легко воспламениться, если ваша воздушная поддержка недостаточно мощная и направлена ​​недостаточно точно.

Моё правило для ABS простое: если вы можете это обработать, Станок. Фрезерный станок с ЧПУ. даст гораздо лучший результат. Я использую лазерную резку ABS только в крайнем случае, для очень тонких листов, где допустима неровная кромка.

А как насчет ПЭТГ?

PETG — еще один популярный материал для 3D-печати. Материал, известный своей прочностью и прозрачностью. Он имеет много общих проблем с лазерной резкой, как и АБС-пластик. Он невероятно плавкий и липкий, часто повторно расплавляясь за лазерным лучом. Для удаления расплавленного материала требуется подача воздуха под высоким давлением, и он имеет тенденцию к липкости и образованию обширных отложений на поверхности реза. Хотя технически его можно резать, получение чистой кромки — это занятие, которое часто утомительно и не стоит затраченного времени по сравнению с акрилом.

Как проектировать детали для успешной лазерной резки?

Вот где дилетанты отличаются от профессионалов. Идеальный рез начинается не со станка, а с программы проектирования. Плохо спроектированная деталь выйдет из строя, независимо от того, насколько дорог ваш лазер. Вот мои пять заповедей для проектирования лазерной резки (DfLC).

Заповедь 1: Уважайте пропил

Лазерный луч — это не линия нулевой ширины; у него есть физическая толщина, и он удаляет материал в процессе резки. Эта ширина называется «прорезью». Для CO2-лазера мощностью 60 Вт, режущего акрил, она может составлять около 0.15 мм (0.006 дюйма). Если вы спроектируете отверстие диаметром 10 мм и штифт диаметром 10 мм, они не подойдут. Диаметр отверстия составит 10.15 мм, а штифт — 9.85 мм, что приведет к неплотному и неаккуратному соединению.

Решение: Всегда выполняйте тестовый рез на целевом материале, чтобы измерить фактическую ширину реза станка. Затем необходимо скорректировать геометрию в файле CAD для компенсации. Для деталей с прессовой посадкой это не подлежит обсуждению.

Заповедь 2: Устраните острые внутренние углы

Лазерный луч круглый. Круглый инструмент физически не может создать идеально острый внутренний угол 90 градусов. Он всегда будет оставлять небольшой радиус. Попытка приложить усилие приведёт к застреванию лазера в углу, что приведёт к пережогу, расплавлению и образованию слабого места в детали.

Решение: Проектируйте с учётом процесса. Добавьте небольшое скругление (радиус) ко всем внутренним углам. Ещё лучше использовать для сочленяющихся деталей рельефы типа «собачья кость» или «Т-образная кость». Эти небольшие выемки создают зазор для угла сопрягаемой детали, позволяя им плотно прилегать друг к другу и быть надёжными.

Заповедь 3: Соблюдайте разумность элементов и интервалов

Однажды я получил проект тонкой вентиляционной решётки из 3-миллиметрового акрила. Заказчик нарисовал сотовый узор, где толщина пластиковых стенок составляла всего 0.5 мм. Когда мы попытались его вырезать, вся деталь превратилась в расплавленную лужу. Лазер выделяет огромное количество тепла в материал. Если элементы слишком тонкие или расположены слишком близко друг к другу, это тепло накапливается, и деталь деформируется или плавится.

Решение: Хорошее практическое правило — поддерживать расстояние между траекториями резки не менее толщины материала. Избегайте проектирования элементов, толщина которых значительно меньше толщины материала.

Заповедь 4: Избегайте касательных линий

В векторном файле касательная — это точка соприкосновения двух прямых или кривых, не пересекающихся в одной точке. Хотя на экране это выглядит нормально, некоторые программы для лазерной резки могут испытывать трудности с обработкой таких точек, вызывая остановку, сбои или перегрев лазера в точке касания.

Решение: Используйте функции «Объединить» или «Сварить» в вашей программе проектирования, чтобы объединить отдельные сегменты в единый, непрерывный, замкнутый контур. Это гарантирует, что лазер будет совершать одно плавное, непрерывное движение, обеспечивая более чистый рез.

Заповедь 5: Испытывайте, испытывайте и еще раз испытывайте

Это золотое правило, которое охватывает все остальные. Никогда не думайте, что ваши настройки будут работать. Никогда не думайте, что дизайн будет вырезаться аккуратно. Крошечный изменение материала Толщина, другой цвет акрила и даже влажность воздуха в помещении могут повлиять на конечный результат.

Решение: Прежде чем вы запустите большую работу на полную мощность лист дорогого материалаВырежьте небольшой тестовый образец. Квадрат со стороной 2,5 см с кругом диаметром 1,2 см внутри — мой стандартный тест. Он позволяет проверить пропил, качество кромки и точность размеров менее чем за 30 секунд. Этот 30-секундный тест может сэкономить вам сотни долларов на обрезках.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

Могу ли я использовать дешевый диодный лазер для резки этих пластиков?

В большинстве случаев нет. Диодные лазеры работают на видимой длине волны (например, 450 нм), которая проходит прямо через прозрачный или светлый акрил. Кроме того, их мощности недостаточно для эффективного испарения большинства пластиков, что приводит к их плавлению. Хотя они могут… выгравировать акрил темного цвета, а иногда и очень тонкий, черный акрил, CO2 лазер является подходящим инструментом для резки широкий ассортимент пластмасс.

Как лучше всего очистить край пластика, разрезанного лазером?

Для литого акрила кромка должна быть уже отполирована пламенем и не требует очистки. Для других пластиков, таких как делрин, которые оставляют матовый край, достаточно быстрого прохода инструментом для снятия заусенцев или лёгкого соскабливания лезвием канцелярского ножа, чтобы удалить даже самые мелкие заусенцы. Для акрила никогда не используйте чистящие средства на основе спирта или аммиака (например, Windex), так как со временем они могут привести к образованию «трещин» — сети мелких трещин.

Как уменьшить запах при лазерной резке пластика?

Вы не уменьшаете его, вы им управляете. Единственный безопасный способ борьбы с испарениями от пластиков, таких как акрил и делрин, — это мощная, правильно установленная вытяжная система, которая выводит воздух непосредственно наружу, вдали от окон и воздухозаборников. Для таких материалов, как АБС-пластик, настоятельно рекомендуется использовать специальную систему вытяжки с угольным и HEPA-фильтрами в дополнение к внешней вентиляции.

Лучше ли оставлять защитную бумагу/пленку на пластике при резке?

Да, конечно. Оставьте защитную пленку как на верхней, так и на нижней поверхности. Этот слой выполняет две важные функции: защищает поверхность пластика от пятен и остатков дыма, а также помогает уменьшить «обратный отскок» (царапины на нижней стороне детали, возникающие из-за отражения лазерного луча от режущего стола).

Почему некоторые виды пластика необходимо сушить перед лазерной резкой?

Пластики, такие как ПЭТГ и нейлон, являются «гигроскопичными», что означает, что Они поглощают влагу из воздуха. Когда лазер попадает на этот влажный пластик, вода мгновенно превращается в пар, что приводит к образованию пузырьков, образованию более грубых краев реза и нестабильным результатам. Для получения качественного результата перед резкой эти материалы необходимо просушить в печи с низкой температурой или специальной сушилке для филамента.

Референсы

[1] Trotec Laser. (nd). Пластики для Лазерная резка и гравировка. [Онлайн]. Доступно: https://www.troteclaser.com/en/materials/plastic-sheets-for-laser-engraving

[2] Универсальные лазерные системы. (б). Руководство по лазерной обработке материалов – ПММА (акрил). [Онлайн]. Доступно: https://www.ulsinc.com/materials/pmma-acrylic

[3] Сомилл, К. (2020). Полный Руководство по лазерной резке пластики. [Онлайн]. Ponoko Блог, Доступный: https://www.ponoko.com/blog/how-to-make/the-complete-guide-to-laser-cutting-plastics

[4] Американское химическое общество. (2015). Что нельзя резать лазерным резаком. [Онлайн]. Доступно: https://www.acs.org/content/dam/acsorg/about/governance/committees/chemical-safety/publications/laser-cutter-safety.pdf

Условия использования

Информация на этой странице предназначена только для информационных целей. RM Компания не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности или полноты данной информации. Для любых услуг третьих лиц, приобретённых через RM сеть, покупатель несет ответственность за указание и подтверждение параметров производительности, допусков, материалыи качество работы в процессе составления сметы. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.o напишите нам.

RM: Ваш партнер в области точного производства

RM является лидером отрасли в индивидуальные производственные решения. Обладая более чем 20-летним богатым опытом, мы стали надежным партнером для более чем 5,000 клиентов по всему миру. Мы специализируемся на широком спектре производственных услуг, включая высокоточную обработку. CNC-обработка, изготовление листового металла, 3D печать, литье под давлением и металлическое тиснение— чтобы предоставить вам истинную опыт комплексного обслуживания.

Наше предприятие мирового класса оснащено более чем 100 современными Обработка по оси 5 центры и работают в строгом соответствии с ISO 9001:2015 Система контроля качестваМы стремимся предоставлять решения, сочетающие в себе скорость, эффективность и исключительное качество, клиентам в более чем 150 странах. Быстрое прототипирование до крупномасштабного производства мы гарантируем доставку в течение 24 часов, помогая вам получить конкурентное преимущество на рынке. Выбор РМ означает выбор эффективного, надежного и профессионального производственного партнера.

Ознакомьтесь с нашими возможностями уже сегодня, посетив наш веб-сайт: www.rapmaf.com