Acrylglas Sägen, Schneiden, Bohren und Fräsen

Die Verarbeitungsbedingungen von Acrylglas ähneln denen von Weichmessing oder Hartaluminium, mit zwei wesentlichen Unterschieden:

Acrylglas erweicht, wenn es auf über 80°C erhitzt wird. Bei der spanenden Bearbeitung kann große Hitze entstehen, die Spannungen verursacht. Es ist sehr wichtig, die Hitzeentwicklung auf ein Minimum zu reduzieren. Deshalb empfiehlt sich während der Verarbeitung der Einsatz von Kühlmitteln, die gleichzeitig als Schneidflüssigkeit dienen und Späne aus dem Schneidbereich entfernen.

Acrylglas ist ein sprödes Material. Deshalb darf es nur mit geringem Andruck und niedriger Vorschubgeschwindigkeit zugeschnitten werden. Dabei können verschiedene Kühlmittel wie beispielsweise Wasser und Wasser-/ Luftnebel, lösliche Öle und Druckluft eingesetzt werden. Lösliche Öle müssen als Öl-in-WasserEmulsion verwendet werden und dürfen keine Lösungsmittel enthalten, da diese Haarrisse verursachen könnten.

Beim spanenden Bearbeiten, Bohren oder Schneiden von Acrylglas kann die Wärmeentwicklung zu Haarrissbildungen führen, ein Phänomen, das bei vielen Kunststoffmaterialien unter Spannungseinwirkung auftritt. Diese Gefahr kann durch einfaches Tempern reduziert oder eliminiert werden. Ein Vorgang, der für alle spaned bearbeiteten Komponenten aus Acrylglas angewendet werden sollte. Alle Informationen zum Tempern finden Sie im Artikel Acrylglas – Thermische Verformung.

Um eine qualitativ hochwertige Oberflächenbearbeitung von Acrylglas sicherzustellen, müssen die eingesetzten Schneidwerkzeuge immer sehr scharf sein. Die meisten für die Bearbeitung von Holz und weichen Metallen entwickelten Handwerkzeuge eignen sich auch für Acrylglas, mit der Ausnahme von Laminatschneidegeräten, Fallmessern und Stanzwerkzeugen. Falls erforderlich, können diese Werkzeuge auch für Acrylglas eingesetzt werden, wenn die Schneide vorher auf mindestens 50°C erhitzt wurde. Die meisten elektrisch betriebenen Werkzeuge können ebenfalls für Acrylglas verwendet werden; mit HSS-Werkzeugen (aus Schnellarbeitsstahl) lassen sich ebenfalls gute Ergebnisse erzielen. Für längere Arbeitsgänge sollten Hartmetall-bestückte TCT- Sägeblätter und -Werkzeuge verwendet werden. Detailgenaue Arbeiten, die ein sehr gutes Oberflächenfinish erfordern, lassen sich besonders gut mit diamantbestückten Werkzeugen ausführen.

Für kleinere Arbeiten kann Acrylglas mit feingezahnten Handsägen wie z.B. Schweif- oder Bügelsägen zugeschnitten werden. Das Arbeitsstück muss gut befestigt und es darf nur geringer Druck angewendet werden. Motorsägen, bei denen jeder zweite Zahn abgeschrägt ist, wie sie für Aluminium verwendet werden, empfehlen sich besonders für das Sägen von Acrylglas sowie auch Band-, Stich- und Schweifsägen. Tabelle 2 vermittelt die empfohlenen Sägebedingungen für Acrylglas.

Acrylglas Platten bis 4 mm Stärke können mit einer scharfen Reißspitze mehrmals vorgeritzt werden und dann mit der geritzten Seite nach oben über einer Kante abgebrochen werden. Abbildungen 2 und 2a verdeutlichen das Ritzbrechen.

Acrylglas kann mit Laserschneidgeräten – auch zu anspruchsvollen Formen – zugeschnitten werden (Abbildung 3). So können Platten bis zu einer Stärke von 25mm zugeschnitten werden. Allerdings erfordern Stärken über 12mm eine gewisse Übung, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. An den Schnittkanten könnten dabei Spannungen auftreten. Deshalb ist es wichtig, den Laserstrahl genau zu fokussieren. Wenn im Bereich einer Laser-Schnittkante geklebt oder dekoriert werden soll, empfiehlt es sich unter Umständen, vorher kurz zu tempern (siehe unten), um die Gefahr von Haarrissbildungen entlang der Kante zu vermeiden. Gegebenenfalls ist es von Vorteil, die obere Schutzfolie zu entfernen, um den Kantenpoliereffekt des Laserstrahls zu nutzen. Hinweis: Beim Laserschneiden von Acrylglas ist es wie auch bei anderen Materialien wichtig, dass der Schneidkopf über ein adäquates Belüftungssystem verfügt, das unangenehme Verbrennungsdämpfe abzieht. Im Zweifelsfall ist der Rat des Maschinenherstellers einzuholen. Vor dem Laserschneiden sollten die Sicherheitshinweise zur Entflammbarkeit und zu Verbrennungsprodukten beachtet werden.

Acrylglas lässt sich mit Stromabnehmern oder CNC-Maschinen problemlos gravieren. Dadurch lassen sich auch genaue Details herausarbeiten. Neben der auf den Schnittkopf gerichteten Druckluft, mit der dieser gekühlt wird und mit der der Staub entfernt wird, sind im Normalfall keine weiteren Kühlmittel erforderlich. Füllungen sollten mit herkömmlichen Wachsen ausgeführt werden. Zum Bemalen sollten nur solche Farben verwendet werden, die mit Acrylglasplatten kompatibel sind. Beim Gravieren und anschließenden Ausfüllen mit Farbe sollte die gravierte Fläche vor allem bei Außenanwendungen vor dem Bemalen getempert werden, um anschließende Risse auszuschließen.

Standard-Spiralbohrer für die Holzbearbeitung können für das normale Bohren von Acrylglas eingesetzt werden. Es empfiehlt sich, Spiralbohrer nachzuschleifen, um einen Spanwinkel von Null zu erhalten.

Nach Möglichkeit sollte das Arbeitsstück auf der Unterseite mit Acrylglas Resten oder Hartholz unterstützt werden, um eine Splitterbildung zu verhindern, wenn die Spotze auf der Unterseite durchtritt. Auf keinen Fall darf das Acrylglas vor dem Bohren mit einem Körner oder Dorn markiert werden. Ein kleines Markierloch sollte vorgebohrt werden, um die Bohrung zu kennzeichnen.

Beim Bohren tiefer Löcher in Acrylglas müssen Kühlmittel verwendet und Bohrspäne regelmäßig aus der Bohrung entfernt werden. Lochsägen können für das Bohren großer Löcher mit einem Durchmesser über 12mm verwendet werden. Für das Bohren großer Löcher in dünnen extrudierten Platten haben sich Kegelschneidbohrer bewährt, insbesondere dann, wenn das Bohrstück nicht unterstützt werden kann.

Für das Schneiden von Gewindegängen können herkömmliche Gewindebohrer und Schneideisen eingesetzt werden. Nach Möglichkeit sollten jedoch Grobgewinde verwendet werden, die weniger schadensanfällig sind. Schmiermittel, vor allem Wasser und lösliche Öle, sind unbedingt erforderlich. Die Gewinde dürfen keiner starken Beanspruchung ausgesetzt werden, und es ist nicht ratsam, Gewinde in Acrylglas zu schneiden, deren Verbindungen häufig wieder gelöst werden müssen. In solchen Fällen wird zu Metalleinsätzen geraten.

Acrylglas kann auf konventionellen Metalldrehmaschinen bearbeitet werden. Es ist jedoch wichtig, dass das Werkstück durch Kühlmittel und niedrige Vorschubgeschwindigkeiten kühl gehalten wird. Eine Überhitzung des Werkstücks kann zu lokalen Verformungen und zu Toleranzverlust führen. Später kann es auch zu Haarrissbildungen kommen. Der Drehstahl muss korrekt geschliffen werden. Dafür empfehlen sich HSS-Werkzeuge mit einem Spanwinkel von Null und einem Freiwinkel von 15° bis 20°. Die feinkörnige Struktur von HSS-Werkzeugen führt zu einem besseren Finish als TCT-Werkzeuge, allerdings müssen alle Schleifflächen sehr scharf gehalten werden. Schneidgeschwindigkeiten von 90-150m/ Minute sind typisch für das Drehen von Acrylglas. Um ein erstklassiges Finish zu erhalten, sollten jedoch Geschwindigkeiten von 15 bis 30m/Minute angewendet werden. Für ein gut poliertes Oberflächenfinish nach dem Drehen empfiehlt sich das Diamantschneiden.

Unterfräsmaschinen eignen sich für die schnelle Bearbeitung von Acrylglas. Dabei können Maschinen für die Holzbearbeitung eingesetzt werden, vorzugsweise mit zwei Schneidblättern. Das Fräsen kann in trockenem Zustand erfolgen, da sich Späne einfach entfernen lassen.

Das Fräsen ist heute eine weitverbreitete Bearbeitungsmethode von Acrylglas. Herkömmliche feststehende, bewegliche oder tragbare Holzfräsen können für Acrylglas mit den gleichen Geschwindigkeiten wie in der Holzbearbeitung angewandt werden. Schneidwerkzeuge mit zwei Auskehlungen, die geschliffen und gehont sind und einen Freiwinkel von ca. 12° oder mehr aufweisen, sind besonders empfehlenswert.

Gefräst wird gewöhnlich im trockenen Zustand. Dennoch sollten die Frässpäne entfernt und das Werkzeug mit Hilfe eines Druckluftstrahls gekühlt werden. HSS-Schneidwerkzeuge führen zu besseren Ergebnissen als TCT-Werkzeuge, obwohl sie eine kürzere Lebensdauer haben. Deshalb müssen sie regelmäßig geschärft werden.

Spanend verarbeitete Oberflächen von Acrylglas sind für gewöhnlich matt. Das gilt jedoch nicht, wenn Diamantschneidwerkzeuge eingesetzt werden. Eine Ausnahme bilden auch laserbearbeitete Werkstücke, deren Kanten viele Kunden belassen, wie sie sind. Markierungen werden am besten durch Abziehen mit einer auf 90° eingestellten scharfen Klinge oder durch Schleifen entfernt. Anschließend kann der Glanz durch Polieren wieder hergestellt werden.

Maschinen- oder Schnittmarkierungen können mittels eingespannter oder tragbarer Schleifmaschinen oder auch Bandschleifmaschinen von den Kanten des Acrylglas Werkstücks entfernt werden. Das Schleifen sollte trocken und nur mit geringem Druck vorgenommen werden, um ein Aufweichen oder Schmelzen der Oberfläche zu vermeiden. Nach dem Schleifen muss die Acrylglasplatte getempert werden, bevor sie verklebt oder weiter bearbeitet wird.

Das Polieren mit rotierenden Schwabbelscheiben ist die üblicherweise für Acrylglas herangezogene Technik. Die Kanten müssen zuerst durch Abziehen oder Schleifen vorbereitet werden, um sämtliche Maschinenmarkierungen zu entfernen. Anschließend kann ein mildes Scheuermittel aufgetragen werden. Wir empfehlen für das Polieren eine geringe Geschwindigkeit und nur sehr leichten Druck, da es ansonsten zu Überhitzung kommen kann.

Mit dieser Technik lassen sich besonders gerade Kanten erzielen. Sie vermeidet abgerundete Kanten, die oft durch die Verwendung von Schwabbelscheiben entstehen. Diamantpolieren führt zu nur sehr geringen Spannungen in der Oberfläche.

Die Flammpoliertechnik eignet sich besonders für die Politur dünner Acrylglas Kanten, da sie schnell und wirksam ist. Eine gute Fräs- oder Abziehkante ist erforderlich, Für das Flammpolieren werden Spezialprodukte angeboten, es kann jedoch auch eine kleine lötlampenartige Gasflamme verwendet werden. Die Technik setzt etwas Übung voraus, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Die Flamme muss schnell über das Werkstück geführt werden und nur der heißeste Teil der Flamme darf kurz auf das Werkstück auftreffen. Vorsicht ist geboten, damit sich die Oberfläche nicht entzündet. Außerdem muss darauf hingewiesen werden, dass Flammpolieren Spannungen an den Kanten verursachen kann. Sollen die Kanten im Anschluss verklebt oder weiter bearbeitet werden, müssen sie zuvor getempert werden. Flammpolieren kann bei stark pigmentierten Platten schwierig sein und zu einem matten Finish oder zu Verfärbungen führen.

Handpolieren eignet sich zum Entfernen kleiner Kratzer und zum Wiederherstellen des ursprünglichen Glanzes. Tiefe Kratzspuren sollten zuerst mit einem wasserfesten 600er Schleifpapier unter Wasserzufuhr und mit kreisenden Bewegungen entfernt werden. Um eine Ränderbildung zu vermeiden, sollte der geschliffene Bereich viel größer als die beschädigte Oberfläche sein. Anschließend kann die matte, aufgeraute Fläche mit einer Acryl-Markenpolitur poliert werden. Auch eine qualitativ hochwertige Metallpolitur für Silberartikel kann verwendet werden, sofern das Produkt geprüft und für Acrylglas kompatibel befunden wurde.