Tradycyjne metody cięcia tworzyw sztucznych wciąż znajdują zastosowanie w przemyśle, jednak pełnią już co najwyżej funkcję wspomagającą. Wykorzystywane są głównie do produkcji jednostkowej bądź małoseryjnej, choć i w tych obszarach coraz częściej przegrywają batalię z nowocześniejszymi metodami.

Metody tradycyjne mało wydajne
Całkiem niedawno jeszcze dość popularną metodą cięcia tworzyw sztucznych była obróbka wiórowa, która stosunkowo łatwo radziła sobie z materiałem, jakim jest tworzywo sztuczne, jednak często jej następstwem były odkształcenia na krawędzi ciętego materiału. Dlatego dla skuteczności tej metody niezbędna jest maksymalna ostrość narzędzia tnącego, duża prędkość obróbki i szybki posuw. Ważne też, by sprawnie i skutecznie usuwane były powstające wióry i pyły, gdyż w przeciwnym razie może dojść do zaklejenia narzędzia tnącego.

Podobne cechy można przypisać metodzie frezowania. Przy wyborze tej technologii istnieje pewne ryzyko uszkodzenia struktury materiału oraz uszkodzenia narzędzia tnącego. Dlatego niezbędne jest stałe kontrolowanie stanu narzędzia przez jego operatora. Nowoczesne frezy często nie mają już tych wad, dzięki czemu ich żywotność jest znacznie dłuższa.

Także wyrzynarka brzeszczotowa i piła łańcuchowa może być wykorzystywana do cięcia różnych materiałów, nie tylko typowych tworzyw sztucznych, ale również np. materiałów kompozytowych. Wystarczy zastosować brzeszczot dostosowany do danego materiału. Producenci tego typu urządzeń oferują m.in. brzeszczoty z węglika spiekanego, z diamentem przemysłowym czy z azotkiem boru.

Na rynku dostępna jest również cała masa ręcznych narzędzi do cięcia tworzyw sztucznych, w tym np. strugi z diamentów lub węglików spiekanych, nożyce, obcinarki czy piły taśmowe. Z racji tego, że cięcie ręczne jest dosyć powolną metodą, stosuje się je w przemyśle głównie do obróbki pojedynczych elementów bądź w trudno dostępnych miejscach. Metody te mają też niestety inne ułomności – np. przy użyciu małych pił tarczowych lub zwykłych piłek można przyciąć materiał z dość dużą dokładnością, jednak wymaga on dodatkowej obróbki, np. pilnikiem lub papierem ściernym. Do wad ręcznych metod cięcia można też zaliczyć z pewnością spory hałas generowany podczas pracy piły tarczowej i wspomniane już zapylenie. Z kolei nożyce do blachy lub gilotyna dają zadowalające efekty, jednak wymagają dużej siły i precyzji.

Do ręcznych metod zalicza się także cięcie nożem termicznym. Zapewnia ono wysoką precyzję wykonania zadania. Możliwość wymiany ostrza i zastosowania różnej mocy cięcia pozwala wykorzystać nóż termiczny do cięcia powierzchni o różnych kształtach i grubości. Zaletą tej metody jest łatwa obsługa, choć trzeba pamiętać, że wysoka temperatura obróbki może przyczynić się do uszkodzenia ciętej powierzchni.

Laser zdecydowanym liderem
Szybkość operacji, wysoka precyzja i powtarzalność to najważniejsze cechy technologii cięcia laserem, które sprawiają, że jest ona coraz częściej wykorzystywana w wielu branżach przemysłu, także do tworzyw sztucznych. Przecinarki laserowe mogą być stosowane do rozdzielania wielu różnorodnych tworzyw, w tym należących do kategorii tzw. twardych tworzyw sztucznych czy też materiałów kompozytowych.

Popularność tej metody wynika z faktu, że ma ona zdecydowanie więcej zalet niż wad. Do wad można zaliczyć przede wszystkim wysoki koszt nabycia maszyny do cięcia laserem. Z drugiej strony jednak laser się nie zużywa – brak jest bowiem fizycznego kontaktu głowicy z obrabianym tworzywem sztucznym – wobec czego w dłuższej perspektywie metoda ta zaczyna być opłacalna również pod względem finansowym. Kolejną wadą jest wydolność technologii – zaczyna ona spadać przy materiałach o większej grubości. Przyjęło się, że dla materiałów o grubości od 7–8 mm technologię cięcia laserem lepiej zastąpić inną, bardziej wydajną, np. strumieniem wodnym. W przypadku większości tworzyw sztucznych obróbka laserem nie wpływa destrukcyjnie na strukturę i właściwości ciętego materiału, choć nie jest to regułą i dlatego najlepiej sprawdzić w praktyce, jak zachowuje się dane tworzywo.

Wycinarki laserowe, zwłaszcza sterowane numerycznie, pozwalają znacząco skrócić czas cięcia, a tym samym obniżyć koszt całego zlecenia. Już samo przygotowanie materiału do procesu jest dużo szybsze, nie ma konieczności mocowania tworzywa, do tego dochodzą duże prędkości cięcia oraz, w większości przypadków, brak obróbki wykańczającej. Laser zapewnia ponadto stałą, wysoką jakość powtarzalnych cięć (zarówno jeśli chodzi o kształt, jak i wymiary elementu), a jego precyzja pozwala na wycinanie drobnych detali w trudno dostępnych miejscach i praktycznie w dowolnym kształcie. Cechy te sprawiają, że cięcie laserowe idealnie nadaje się do masowego, przemysłowego wykorzystania w różnych branżach. Stąd duża popularność sterowanych numerycznie maszyn laserowych, które zapewniają także łatwe wprowadzenie danych do programu i sterowanie całym procesem cięcia.

Warto też dodać, że technologia laserowa nie pozostawia kłopotliwych odpadów. Jak w każdym obszarze także i tu widać ciągły postęp technologiczny – najnowocześniejsze rozwiązania wykorzystują lasery nanosekundowe o bardzo krótkich, ale i bardzo mocnych impulsach. W tej technologii cięcie wykonywane jest na zimno, w wyniku czego nie ma problemów z nadtapiającym się tworzywem.

Gdy ekologia jest najważniejsza
Choć technologia cięcia strumieniem wody (hydroabrazywna bądź water jet) nie jest odkryciem nowym, to na przemysłową skalę zaczęto ją stosować stosunkowo niedawno – a to za sprawą wykorzystania dodatkowego ścierniwa, którego zadaniem jest wydajne ścieranie ciętego materiału. Największą zaletą tej metody jest możliwość cięcia tworzyw praktycznie bez ograniczeń co do ich grubości i rodzaju (skuteczna jest także przy tworzywach kruchych). Ponieważ mamy tu do czynienia z obróbką na zimno, nie ma ryzyka powstania zniekształceń krawędzi, jakie mogą się pojawić przy obróbce cieplnej. Technologia ta nie generuje również szkodliwych produktów ubocznych czy oparów, gdyż jest to czysto mechaniczna obróbka ścierna.

Metoda hydroabrazywna nie zapewnia wprawdzie jakości cięcia porównywalnej do technologii laserowej, jednak różnice nie są diametralne i w wielu przypadkach nie wpływają na końcową ocenę ciętego materiału. Sama procedura cięcia coraz częściej bywa również w pełni zautomatyzowana, wymagana jest więc jedynie obsługa oprogramowania. Dodatkowo w procesie tym nie trzeba wymieniać głowic tnących, gdy modyfikowane jest np. ciśnienie strumienia wody, co znacząco przekłada się na czas pracy. Maszyna do cięcia wodą sterowana numerycznie pozwala na realizację zleceń zarówno jednostkowych, jak i wieloseryjnych.

Do wad tego rozwiązania należy zaliczyć przede wszystkim ograniczenie co do powierzchni ciętego materiału – musi ona być płaska. W przypadku kompozytów mogą też pojawić się problemy związane z połączenia materiałów o różnej twardości – strumień strugi wodnej, który przebije się przez miękką warstwę materiału, może „odbić się” od twardszej powierzchni, co spowoduje szkody w materiale.

Automatyzacja rośnie w siłę
Choć naturalnie najważniejszą rolę w procesie cięcia odgrywa sama maszyna, to coraz większego znaczenia nabiera również jej integracja z całą siecią produkcyjną w danym zakładzie. Pełna automatyzacja procesu ułatwia jego przeprowadzenie, minimalizując ryzyko wystąpienia błędów, a ponadto zapewnia odpowiednią kontrolę podczas cięcia i szybszą reakcję w razie wystąpienia usterki, wreszcie pozwala na raportowanie przebiegu procesu.

Rozwój automatyzacji cięcia tworzyw sztucznych będzie z całą pewnością postępował. Proces stanie się bardziej ekonomiczny, a jego nieodłącznym elementem będą dodatkowe funkcjonalności w zakresie komunikacji, sterowania czy kontroli.